DE112004003061B4 - Use of a positive resist composition - Google Patents

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Koki Tamura
Tomotaka Yamada
Taku Hirayama
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Abstract

Die Verwendung einer Positivresist-Zusammensetzung zur Bildung eines Resist-Musters durch eine Methode, welche einen Immersionslithographie-Schritt umfasst, worin, wenn mit X1 die Empfindlichkeit bezeichnet wird, wenn ein 1:1 Linie-und-Raum-Resist-Muster von 130 nm in einem normalen Belichtungslithographie-Verfahren unter Verwendung einer Lichtquelle mit einer Wellenlänge von 193 nm gebildet wird, und X2 die Empfindlichkeit bezeichnet, wenn ein identisches 1:1 Linie-und-Raum-Resist-Muster von 130 nm durch ein simuliertes Immersionslithographie-Verfahren erhalten wurde, bei dem ein Schritt des in Kontakt Bringens eines Lösungsmittels für die besagte Immersionslithographie zwischen den Schritt der selektiven Bestrahlung und einen Schritt des Backens nach der Bestrahlung eines normalen Belichtungslithographie-Verfahrens unter Verwendung einer Lichtquelle mit einer Wellenlänge von 193 nm geschaltet ist, die besagte Positivresist-Zusammensetzung eine Positivresist-Zusammensetzung ist, die als Harz-Komponente ein Silsesquioxan-Harz umfasst, für das ein absoluter Wert von [(X2/X1) – 1] × 100 nicht mehr als 8,0 beträgt.The use of a positive resist composition for forming a resist pattern by a method comprising an immersion lithography step, wherein when X1 denotes sensitivity, when a 1: 1 line-and-space resist pattern of 130 nm is formed in a normal exposure lithography method using a light source having a wavelength of 193 nm, and X2 denotes the sensitivity when obtaining an identical 1: 1 line-and-space resist pattern of 130 nm by a simulated immersion lithography method in which a step of bringing a solvent for said immersion lithography into contact between the step of selective irradiation and a step of baking after irradiation of a normal exposure lithography method using a light source having a wavelength of 193 nm is as stated Positive resist composition is a positive resist composition, i ie, as the resin component, a silsesquioxane resin for which an absolute value of [(X 2 / X 1) - 1] × 100 is not more than 8.0.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer Positivresist-Zusammensetzung in einer Methode zur Bildung eines Resist-Musters, die einen Immersionslithographie-Schritt beinhaltetThe present invention relates to the use of a positive resist composition in a method of forming a resist pattern including an immersion lithography step

Stand der TechnikState of the art

Bei der Herstellung von Halbleiterelementen und Flüssigkristall-Anzeigeelementen werden ein Lithographie-Schritt, bei dem ein Schaltkreismuster (Resist-Muster) in einem Resist gebildet wird, das auf der Oberfläche eines Substrats bereitgestellt wird und ein Ätzschritt, bei dem das gebildete Resist-Muster als eine Maske verwendet wird, um teilweise einen isolierenden Film oder einen leitfähigen Film, der als Basismaterial auf der Oberfläche des Substrats gebildet wurde, zu ätzen und zu entfernen, durchgeführt.In the production of semiconductor elements and liquid crystal display elements, a lithography step in which a circuit pattern (resist pattern) is formed in a resist provided on the surface of a substrate and an etching step in which the formed resist pattern as a mask is used to partially etch and remove an insulating film or a conductive film formed as a base material on the surface of the substrate.

In den letzten Jahren haben Fortschritte in den Lithographietechniken zu einer andauernden schnellen Miniaturisierung von Resist-Mustern geführt. Seit kurzem werden Niveaus für die Auflösung gefordert, die in der Lage sind, Linien- und Raummuster von nicht mehr als 100 nm und isolierte Muster von nicht mehr als 70 nm zu bilden.In recent years, advances in lithography techniques have led to a continuing rapid miniaturization of resist patterns. Recently, levels for resolution capable of forming line and space patterns of not more than 100 nm and isolated patterns of not more than 70 nm have been demanded.

Eine typische Technik zur Erzielung der Miniaturisierung beinhaltet die Verkürzung der Wellenlänge der für die Bestrahlung verwendeten Lichtquelle. Während herkömmliche ultraviolette Strahlung wie z. B. g-Linien und i-Linien als die Lichtquelle für die Bestrahlung verwendet wurden, hat heutzutage insbesondere bereits die Massenproduktion unter Verwendung von KrF-Excimer-Lasern (248 nm) begonnen und es wurde sogar mit der Einführung von ArF-Excimer-Lasern (193 nm) begonnen. Weiterhin wird auch die Verwendung von noch kürzeren Wellenlängen wie z. B. F2-Excimerlasern (157 nm), EUV (extremes Ultraviolett), Elektronenstrahlen, Röntgenstrahlen und weichen Röntgenstrahlen untersucht.A typical technique for achieving miniaturization involves shortening the wavelength of the light source used for the irradiation. While conventional ultraviolet radiation such. For example, g-lines and i-lines have been used as the light source for the irradiation, in particular, mass production using KrF excimer lasers (248 nm) has already started today, and even with the introduction of ArF excimer lasers (193 nm) started. Furthermore, the use of even shorter wavelengths such. B. F 2 -Excimerlasern (157 nm), EUV (extreme ultraviolet), electron beams, X-rays and soft X-rays are investigated.

Ein Beispiel für ein bekanntes Resist-Material, das die Erfordernisse für eine hohe Auflösung erfüllt, die erforderlich ist, um die Wiedergabe eines Musters mit sehr kleinen Dimensionen zu ermöglichen, ist eine so genannte positive chemisch verstärkte Resist-Zusammensetzung, die ein Basisharz enthält, das eine erhöhte Löslichkeit in Alkali unter der Einwirkung von Säure aufweist, und einen Säure-Erzeuger, der bei Bestrahlung Säure erzeugt, aufgelöst in einem organischen Lösungsmittel. Vor kurzem wurden auch chemisch verstärkte Resist-Zusammensetzungen vorgeschlagen, die für die Bestrahlung mit kurzwelligen Lichtquellen von nicht mehr als 200 nm geeignet sind (siehe z. B. Patentdokument 1).An example of a known resist material that meets the high resolution requirements required to allow the reproduction of a pattern of very small dimensions is a so-called positive chemically amplified resist composition containing a base resin. which has an increased solubility in alkali under the action of acid, and an acid generator which generates acid upon irradiation dissolved in an organic solvent. Recently, chemically amplified resist compositions suitable for irradiation with short wavelength light sources of not more than 200 nm have also been proposed (for example, see Patent Document 1).

Obwohl jedoch chemisch verstärkte Resiste eine hohe Empfindlichkeit und eine hohe Auflösung zeigen, sind sie nicht ideal für die Bildung eines einschichtigen Resist-Musters mit dem Typ eines hohen Aspektverhältnisses, das erforderlich ist, um einen vorteilhaften Widerstand gegenüber trockenen Ätzen sicherzustellen. Wenn ein Versuch unternommen wird, ein Resist-Muster mit einem Aspektverhältnis von 4 bis 5 zu bilden, kann der Zusammenbruch des Musters problematisch werden.However, although chemically amplified resists exhibit high sensitivity and high resolution, they are not ideal for the formation of a single aspect, high aspect ratio resist pattern which is required to ensure favorable resistance to dry etching. If an attempt is made to form a resist pattern with an aspect ratio of 4 to 5, the collapse of the pattern may become problematic.

Auf der anderen Seite wurde als eine Methode, welche die Bildung eines Resist-Musters mit hoher Auflösung und einem hohen Aspektverhältnis (siehe z. B. die Patentdokumente 2 und 3) ermöglicht, eine Zweischicht-Resist-Methode vorgeschlagen, die einen chemisch verstärkten Resist verwendet. Bei dieser Methode wird auf der Oberfläche eines Substrats zunächst als die untere Resist-Schicht ein organischer Film gebildet. Eine obere Resist-Schicht wird dann auf der Oberfläche der unteren Resist-Schicht unter Verwendung eines chemisch verstärkten Resists gebildet, das ein spezifisches, Silizium enthaltendes Polymer enthält. Anschließend wird in der oberen Resist-Schicht unter Verwendung von Photolithographie-Techniken ein Resist-Muster gebildet. Wenn dann dieses Resist-Muster als eine Maske zur Durchführung des Ätzens verwendet wird, wodurch das Resist-Muster auf die untere Resist-Schicht übertragen wird, wird ein Resist-Muster mit einem hohen Aspektverhältnis gebildet.On the other hand, as a method which enables the formation of a resist pattern having a high resolution and a high aspect ratio (see, for example, Patent Documents 2 and 3), a two-layer resist method comprising a chemically amplified resist has been proposed used. In this method, an organic film is first formed on the surface of a substrate as the lower resist layer. An upper resist layer is then formed on the surface of the lower resist layer by using a chemically amplified resist containing a specific silicon-containing polymer. Subsequently, a resist pattern is formed in the upper resist layer using photolithography techniques. Then, when this resist pattern is used as a mask for performing the etching, thereby transferring the resist pattern to the lower resist layer, a resist pattern having a high aspect ratio is formed.

Außerdem sind, obwohl die Entwicklung einer Silizium enthaltenden Resist-Zusammensetzung, die ideal bei einer Methode zur Bildung eines Resist-Musters angewendet werden kann, die einen Immersionslithographie-Schritt enthält, wie er in den Nicht-Patentdokumenten 1 bis 3 offenbart ist, intensiv gesucht wurde, bis jetzt jedoch keine Veröffentlichungen, die sich auf eine solche Zusammensetzung beziehen, erschienen.

  • [Patentdokument 1] JP 2002-162 745 A
  • [Patentdokument 2] JP H06-202 338 A
  • [Patentdokument 3] JP H08-29 987 A
In addition, although the development of a silicon-containing resist composition which can be ideally applied to a method of forming a resist pattern containing an immersion lithography step as disclosed in Non-Patent Documents 1 to 3 is intensively sought but no publications relating to such composition have been published so far.
  • [Patent Document 1] JP 2002-162 745 A
  • [Patent Document 2] JP H06-202 338 A
  • [Patent Document 3] JP H08-29 987 A

  • [Nicht-Patentdokument 1] Journal of Vacuum Science & Technology B (U.S.), 1999, 17, Nr. 6, Seiten 3306–3309.[Non-Patent Document 1] Journal of Vacuum Science & Technology B (U.S.), 1999, 17, No. 6, pp. 3306-3309.
  • [Nicht-Patentdokument 2] Journal of Vacuum Science & Technology B (U.S.), 2001, 19, Nr. 6, Seiten 2353–2356.[Non-Patent Document 2] Journal of Vacuum Science & Technology B (U.S.), 2001, 19, No. 6, pp. 2353-2356.
  • [Nicht-Patentdokument 3] Proceedings of SPIE (U.S.), 2002, 4691, Seiten 459–465[Non-Patent Document 3] Proceedings of SPIE (U.S.), 2002, 4691, pages 459-465

Die chemisch verstärkten Resiste, die bei dem Typ der oben beschriebenen Zweischicht-Resist-Methoden verwendet werden, zeigen keine besonderen Probleme, wenn sie bei Lichtquellen mit vergleichsweise langen Wellenlängen wie z. B. einer Bestrahlung mit i-Linien verwendet werden. Wenn aber ein vergleichsweise kurzwelliges, hochenergetisches Licht mit einer Wellenlänge von nicht mehr als 200 nm (wie z. B. ein ArF-Excimerlaser oder Ähnliches) oder ein Elektronenstrahl als die Lichtquelle für die Bestrahlung verwendet wird, ist die Absorption groß und die Transparenz ist schlecht, was bedeutet, dass die Bildung eines Resist-Musters mit hoher Auflösung schwierig ist. Weiterhin entsteht ein anderes Problem dadurch, dass während der Bestrahlung aus dem Resist ein organisches Gas erzeugt wird (Entgasung), das den Bestrahlungsapparat und Ähnliches verschmutzen kann. Dieses organische Gas kann breit in zwei Typen klassifiziert werden: Organische Gase auf der Basis von Silizium, die durch den Bruch von Silizium-Kohlenstoff-Bindungen innerhalb des Silizium enthaltenden Polymeren erzeugt werden, und organische Gase, die nicht auf Silizium basieren, die entweder während der Abspaltung der durch Säure abspaltbaren, die Auflösung verhindernden Gruppen oder aus dem Resist-Lösungsmittel gebildet werden. Diese beiden Typen von Gasen können eine Verschlechterung in der Transparenz der Linsen innerhalb des Bestrahlungsgerätes bewirken. Insbesondere ist im Fall des vorhergehenden Gas-Typs, falls dieses einmal an einer Linse haftet, die anschließende Entfernung extrem schwierig. Dies kann zu einem erheblichen Problem werden.The chemically amplified resists used in the type of the two-layer resist methods described above show no particular problems when used in light sources having comparatively long wavelengths, e.g. B. irradiation with i-lines. However, when a comparatively short-wavelength high-energy light having a wavelength of not more than 200 nm (such as an ArF excimer laser or the like) or an electron beam is used as the light source for the irradiation, the absorption is large and the transparency is bad, which means that the formation of a resist pattern with high resolution is difficult. Furthermore, another problem arises in that during the irradiation of the resist, an organic gas is generated (degassing), which can pollute the irradiation apparatus and the like. This organic gas can be broadly classified into two types: silicon-based organic gases generated by the breakage of silicon-carbon bonds within the silicon-containing polymer, and organic non-silicon gases generated during either the cleavage of the acid-cleavable, the dissolution-inhibiting groups or the resist solvent are formed. These two types of gases can cause a deterioration in the transparency of the lenses within the irradiation device. In particular, in the case of the foregoing gas type, if it once adheres to a lens, the subsequent removal is extremely difficult. This can be a significant problem.

Die Veröffentlichungen JP 2002-268227 A , US 2002/0081520 A1 und US 2002/0012871 A1 beschreiben Positivresist-Zusammensetzungen, welche als Harzkomponente ein Silsesquioxan-Harz umfassen.The publications JP 2002-268227 A . US 2002/0081520 A1 and US 2002/0012871 A1 describe positive resist compositions comprising as a resin component a silsesquioxane resin.

In der Veröffentlichung SWITKES, M; ROTHSCHILD M.: Resolution Enhancement of 157 nm Lithography by Liquid Immersion. In: Proceedings of SPIE, Vol. 4691, 2002, Seiten 459–465, wird die Verwendung der Immersionslithographie bei der Herstellung von Resist-Mustern vorgeschlagen, wobei darauf hingewiesen wird, dass die gleichen oder ähnlichen Resistzusammensetzungen wie bei der herkömmlichen Lithographie und bei der gleichen Wellenlänge verwendet werden können und dies keine Entwicklung neuer Lichtquellen, optischer Materialien oder Beschichtungen bedarf. Außerdem wird erwähnt, dass die Immersionslithographie die Erhöhung der Auflösung von Projektionslithographie erlauben kann.In the publication SWITKES, M; ROTHSCHILD M .: Resolution Enhancement of 157 nm Lithography by Liquid Immersion. In: Proceedings of SPIE, Vol. 4691, 2002, pages 459-465, the use of immersion lithography in the production of resist patterns is proposed, it being noted that the same or similar resist compositions as in the conventional lithography and in the same wavelength can be used and this requires no development of new light sources, optical materials or coatings. It is also mentioned that immersion lithography can allow to increase the resolution of projection lithography.

Die Veröffentlichung HOFFNAGLE, J. A.; HINSBERG, W. D.; SANCHEZ, M.; HOULE F. A.: Liquid immersion deep-ultraviolet interferometric lithography. In: J. Vac. Sc. Techno. B. Vol. 17. 1999, No. 6, Seiten 3306–3309, betrifft die Verwendung der Immersionslithographie zur Herstellung eines Resist-Musters, bei welcher eine handelsübliche, herkömmliche Resist-Zusammensetzung zum Einsatz gelangt, welche nicht modifiziert oder angepasst werden muss. Es wird außerdem erwähnt, dass die Wellenlänge verringert werden kann, also durch den Einsatz der Immersionslithographie eine höhere Auflösung erzielt werden kann.The publication HOFFNAGLE, J. A .; HINSBERG, W. D .; SANCHEZ, M .; HOULE F.A .: Liquid immersion deep ultraviolet interferometric lithography. In: J. Vac. Sc. Techno. B. Vol. 17. 1999, no. 6, pages 3306-3309, relates to the use of immersion lithography for the production of a resist pattern using a commercial, conventional resist composition which need not be modified or adapted. It is also mentioned that the wavelength can be reduced so that a higher resolution can be achieved by using immersion lithography.

Die Veröffentlichung SWITKES, M.; ROTHSCHILD, M.: Immersion lithography at 157 nm. In: J. Vac. Sci. Technol. B, Vol. 19, 2001, No. 6, Seiten 2353–2356, beschreibt, dass durch die Verwendung der Immersionslithographie eine verbesserte Auflösung erzielt werden kann und dass die Implementierung der Immersionslithographie ausgehend von einer herkömmlichen Lithographie keine besondere Anpassung der Bedingungen oder der eingesetzten Resist-Zusammensetzung bedarf.The publication SWITKES, M .; ROTHSCHILD, M .: immersion lithography at 157 nm. In: J. Vac. Sci. Technol. B, Vol. 19, 2001, no. 6, pages 2353-2356, describes that by using immersion lithography, improved resolution can be achieved and that the implementation of immersion lithography, starting from a conventional lithography, does not require any special adaptation of the conditions or the resist composition used.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verwendung für eine Positivresist-Zusammensetzung zur Bildung eines Resist-Musters bereitzustellen, wobei die Positivresist-Zusammensetzung ein hohes Niveau an Transparenz bereitstellt und in der Lage ist, das oben beschriebene Entgasungsphänomen zu verhindern, und ideal für eine Verwendung mit der Immersionslithographie ist.Therefore, it is an object of the present invention to provide a use for a positive resist composition for forming a resist pattern, wherein the positive resist composition comprises provides high levels of transparency and is capable of preventing the above-described degassing phenomenon, and is ideal for use with immersion lithography.

Als ein Ergebnis intensiver Untersuchungen haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung entdeckt, dass die Verwendung einer Positivresist-Zusammensetzung gemäß unabhängigem Anspruch 1, die ein Silsesquioxan-Harz enthält, in der Lage ist, die oben beschriebenen Ziele zu erreichen und daher in der Lage ist, die vorliegende Erfindung zu vervollständigen.As a result of intensive research, the inventors of the present invention have discovered that the use of a positive resist composition according to independent claim 1 containing a silsesquioxane resin is capable of achieving the objects described above and therefore capable of to complete the present invention.

Mit anderen Worten ist ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung die Verwendung einer Resist-Zusammensetzung, die bei einer Methode zur Bildung eines Resistmusters verwendet wird, die einen Immersionslithographie-Schritt beinhaltet, worin, wenn mit X1 die Empfindlichkeit bezeichnet wird, wenn ein 1:1 Linie- und Raum-Resist-Muster von 130 nm durch einen Lithographie-Prozess mit normaler Bestrahlung unter Verwendung einer Lichtquelle mit einer Wellenlänge von 193 nm gebildet wird, mit X2 die Empfindlichkeit bezeichnet wird, wenn ein identisches 1:1 Linie-und-Raum-Resist-Muster von 130 nm, das durch ein simuliertes Immersionslithographie-Verfahren gebildet wird, bei dem ein Schritt des in Kontakt bringens eines Lösungsmittels für die Immersionslithographie mit dem Resist-Film zwischen dem Schritt der selektiven Bestrahlung und dem Schritt des Backens nach der Bestrahlung („post exposure baking” (PEB)) eines Lithographie-Verfahrens mit normaler Bestrahlung, das eine Lichtquelle mit einer Wellenlänge von 193 nm benutzt, eingeschoben ist, die Resist-Zusammensetzung eine Positivresist-Zusammensetzung ist, die ein Silsesquioxan-Harz als die Harzkomponente enthält, für welche der absolute Wert von [(X2/X1) – 1]·100 nicht mehr als 8,0 beträgt.In other words, a first aspect of the present invention is the use of a resist composition used in a method of forming a resist pattern including an immersion lithography step, wherein when X1 denotes sensitivity, when a 1: 1 Line and space resist pattern of 130 nm is formed by a normal irradiation lithography process using a light source with a wavelength of 193 nm, where X2 is the sensitivity when an identical 1: 1 line-and-space Resist pattern of 130 nm formed by a simulated immersion lithography method in which a step of contacting an immersion lithography solvent with the resist film between the selective irradiation step and the post-irradiation baking step ("Post Exposure Baking" (PEB)) of a normal irradiation lithography process using a light source m used with a wavelength of 193 nm, the resist composition is a positive resist composition containing a silsesquioxane resin as the resin component for which the absolute value of [(X 2 / X 1) -1] x 100 is no longer is 8.0.

Für die Auswertung der Leistungsfähigkeit bei der Bildung des ResistMusters durch Immersionslithographie wurde es als angemessen angesehen, dass drei Faktoren analysiert werden: nämlich (i) die Leistungsfähigkeit des optischen Systems, welches die Immersionslithographie benutzt, (ii) der Effekt des Resistfilmes auf das Immersions-Lösungsmittel und (iii) der Abbau des Resist-Filmes, der durch das Immersions-Lösungsmittel hervorgerufen wird.

  • (i) Im Hinblick auf die Leistungsfähigkeit des optischen Systems ist es klar, wenn man sich den Fall vorstellt, bei dem eine photographische lichtempfindliche Platte mit einem vorteilhaften oberflächlichen Wasserwiderstand in Wasser eingetaucht wird und ein gemustertes Licht dann auf die Oberfläche der Platte gestrahlt wird, dass in der Theorie, unter der Voraussetzung, dass kein Verlust an Lichtdurchlässigkeit wie z. B. durch Reflexion oder Ähnliches an der Wasseroberfläche oder der Grenzfläche zwischen dem Wasser und der Oberfläche der lichtempfindlichen Platte auftritt, keine nachfolgenden Probleme entstehen sollten. Der Verlust an Lichtdurchlässigkeit in dieser Situation kann leicht durch Optimierung des Auftreffwinkels des Bestrahlungslichtes behoben werden. Daher wird vermutet, dass unabhängig davon, ob das zu Ziel der Bestrahlung ein Resist-Film, eine photographische lichtempfindliche Platte oder ein abbildender Schirm ist, unter der Voraussetzung, dass das Ziel inaktiv im Hinblick auf das Immersions-Lösungsmittel ist, nämlich, dass es weder durch das Immersions-Lösungsmittel beeinträchtigt wird, noch das Immersions-Lösungsmittel beeinträchtigt, dass es keine Änderung in der Leistungsfähigkeit des optischen Systems gibt. Daher erfordert dieser Faktor keinen neuen Test.
  • (ii) Der Effekt des Resist-Filmes auf das Immersions-Lösungsmittel bezieht sich spezifisch auf das Auslaugen von Komponenten aus dem Resist-Film heraus in die Lösung, wodurch der Brechungsindex des Immersions-Lösungsmittels geändert wird. Wenn sich der Brechungsindex des Immersions-Lösungsmittels ändert, dann ist es ausgehend von der Theorie ohne Durchführung weiterer Tests vollkommen klar, dass die optische Auflösung der gemusterten Bestrahlung durch diese Änderung beeinflusst wird. Dieser Faktor kann angemessen dadurch bestimmt werden, dass entweder eine Änderung in der Zusammensetzung des Immersions-Lösungsmittels oder eine Änderung im Brechungsindex des Lösungsmittels als ein Ergebnis des Herauslösens einer Resist-Komponente nach dem Eintauchen des Resist-Filmes in das Immersions-Lösungsmittel bestätigt wird. Es besteht dann keine Notwendigkeit, tatsächlich gemustertes Licht auf den Resist zu strahlen, und dann den Resist zu entwickeln und die Auflösung zu bestimmen. Wenn gemustertes Licht auf den Resist-Film in dem Immersions-Lösungsmittel gestrahlt wird und dann der Resist entwickelt und die Auflösung bestimmt wird, gibt es im Gegensatz hierzu selbst beim Nachweis einer Änderung in der Auflösung keine Möglichkeit zur Unterscheidung, ob die Änderung ein Ergebnis des Abbaus des Immersions-Lösungsmittels, welcher die Auflösung beeinflusst, eines Abbaus im Resist-Film, der die Auflösung beeinflusst, oder eine Kombination von beiden Faktoren ist.
  • (iii) Die Zersetzung des Resist-Filmes, die durch das Immersions-Lösungsmittel hervorgerufen wird und zu einer Verschlechterung der Auflösung führt, kann angemessen durch eine einfache Auswertung ermittelt werden, wobei ein Behandlungsschritt, in dem das Immersions-Lösungsmittel mit dem Resist-Film in Kontakt gebracht wird, z. B. durch Sprayen in Form einer Dusche, zwischen den Schritt der selektiven Bestrahlung und den Schritt des Backens nach der Bestrahlung („post exposure baking” (PEB)) eingeschoben wird, und der Resist-Film dann entwickelt und die Auflösung des resultierenden Resist-Musters analysiert wird. Weiterhin stellt bei dieser Methode der Auswertung das Spritzen des Immersions-Lösungsmittels direkt auf den Resist-Film sicher, dass die Eintauchbedingungen strikter sind. Wenn die Bestrahlung durchgeführt wird, während der Resist-Film im vollständig eingetauchten Zustand ist, kann unmöglich bestimmt werden, ob irgendeine Änderung in der Auflösung ein Effekt der Zersetzung des Immersions-Lösungsmittels, ein Ergebnis der Zersetzung der Resist-Zusammensetzung, die durch das Immersions-Lösungsmittel hervorgerufen wird, oder eine Kombination beider Faktoren ist.
In order to evaluate the performance of forming the resist pattern by immersion lithography, it was considered appropriate to analyze three factors: namely, (i) the performance of the optical system using immersion lithography, (ii) the effect of the resist film on the immersion lithography. Solvent and (iii) the degradation of the resist film caused by the immersion solvent.
  • (i) In view of the performance of the optical system, it is clear to imagine the case where a photographic photosensitive plate having a favorable water surface resistance is immersed in water and a patterned light is then irradiated to the surface of the plate. that in theory, provided that no loss of light transmission such. By reflection or the like at the water surface or the interface between the water and the surface of the photosensitive plate, no subsequent problems should arise. The loss of light transmission in this situation can be easily remedied by optimizing the angle of incidence of the irradiation light. Therefore, it is presumed that irrespective of whether the target of irradiation is a resist film, a photographic photosensitive plate, or an imaging screen, provided that the target is inactive with respect to the immersion solvent, that is neither is affected by the immersion solvent, nor does it affect the immersion solvent, that there is no change in the performance of the optical system. Therefore, this factor does not require a new test.
  • (ii) The effect of the resist film on the immersion solvent specifically refers to the leaching of components from the resist film into the solution, thereby changing the refractive index of the immersion solvent. If the refractive index of the immersion solvent changes, then it is perfectly clear from theory, without further testing, that the optical resolution of the patterned radiation is affected by this change. This factor can be suitably determined by confirming either a change in the composition of the immersion solvent or a change in the refractive index of the solvent as a result of taking out a resist component after immersing the resist film in the immersion solvent. There is then no need to actually project patterned light onto the resist, and then develop the resist and determine the resolution. In contrast, when patterned light is irradiated on the resist film in the immersion solvent and then the resist is developed and the resolution is determined, there is no possibility of discriminating whether the change is a result of the change even in the detection of a change in resolution Degradation of the immersion solvent, which affects the resolution, degradation in the resist film, which affects the resolution, or a combination of both factors.
  • (iii) The decomposition of the resist film caused by the immersion solvent and resulting in the deterioration of the resolution can be adequately determined by a simple evaluation, wherein a treatment step in which the immersion solvent with the resist film is brought into contact, for. By spray in the form of a shower, between the step of selective irradiation and the post exposure baking (PEB) step, and then the resist film is developed and the resolution of the resulting resist is applied. Pattern is analyzed. Further, in this evaluation method, spraying the immersion solvent directly onto the resist film ensures that the immersion conditions are more strict. When the irradiation is performed while the resist film is in the fully immersed state, it can not be determined if any change in resolution is an effect of decomposing the immersion solvent, a result of decomposition of the resist composition caused by the immersion Solvent is caused, or a combination of both factors.

Die Phänomene (ii) und (iii) sind unauflösbar miteinander verbunden und können dadurch identifiziert werden, dass eine Verschlechterung in entweder der Mustergestalt oder der Empfindlichkeit, die durch die Wirkung des Immersions-Lösungsmittels auf den Resist-Film bewirkt wird, bestätigt wird. Daher kann die Untersuchung lediglich von Faktor (iii) so angesehen werden, dass sie die Untersuchung des Faktors (ii) enthält.The phenomena (ii) and (iii) are inextricably linked and can be identified by confirming deterioration in either the pattern shape or the sensitivity caused by the effect of the immersion solvent on the resist film. Therefore, the study of factor (iii) can only be considered to include the study of factor (ii).

Auf der Grundlage dieser Analysen wurde die Eignung für die Immersionslithographie eines Resist-Filmes, der aus der neuen Resist-Zusammensetzung gebildet war, die als ideal für Immersionslithographie-Verfahren angesehen wurde, durch einen Bewertungstest (im Folgenden als „Bewertungstest 1” bezeichnet) bestätigt, worin ein Behandlungsschritt, bei dem ein Immersions-Lösungsmittel mit dem Resist-Film in Kontakt gebracht wird, z. B. durch Sprayen in Form einer Dusche, zwischen den Schritt der selektiven Bestrahlung und den Schritt des Backens nach der Bestrahlung („post exposure baking” (PEB)) eingeschoben ist, und der Resist-Film dann entwickelt und die Auflösung des daraus resultierenden Resist-Musters analysiert wird.Based on these analyzes, suitability for immersion lithography of a resist film formed from the new resist composition, which was considered to be ideal for immersion lithography methods, was confirmed by a rating test (hereinafter referred to as "evaluation test 1") wherein a treatment step in which an immersion solvent is brought into contact with the resist film, e.g. By spray in the form of a shower, between the step of selective irradiation and the post exposure baking (PEB) step, and the resist film is then developed and the resolution of the resulting resist Pattern is analyzed.

Zusätzlich wurde bei einer anderen Bewertungsmethode, welche eine Fortentwicklung der Bewertungmethode 1 darstellt, eine zusätzliche Bestätigung durch einen Bewertungstest vorgenommen, der eine Simulation eines tatsächlichen Herstellungsverfahrens darstellt (im Folgenden als „Bewertungstest 2” bezeichnet), worin das gemusterte Bestrahlungslicht durch Interferenzlicht aus einem Prisma ersetzt wird und die Probe in einen tatsächlichen Zustand des Eintauchens gebracht wird und bestrahlt wird (eine Doppelstrahlen-Interferenz-Bestrahlungsmethode).In addition, in another evaluation method, which is a development of the evaluation method 1, additional confirmation was made by a evaluation test representing a simulation of an actual manufacturing process (hereinafter referred to as "evaluation test 2"), wherein the patterned irradiation light is interference light from a prism is replaced and the sample is put in an actual state of immersion and irradiated (a double-beam interference irradiation method).

Bester Weg für die Durchführung der ErfindungBest way to carry out the invention

Es folgt eine Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.The following is a description of embodiments of the present invention.

<<Silsesquioxan-Harz>><< silsesquioxane resin >>

Ein Silsesquioxan-Harz, das bei der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eingesetzt wird, enthält die strukturellen Einheiten, die durch die allgemeinen Formeln [1] und [2] dargestellt werden:

Figure DE112004003061B4_0001
worin R1 und R2 jeweils unabhängig voneinander eine geradkettige, verzweigte oder cyclische gesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe darstellen,
R3 eine durch Säure abspaltbare, die Auflösung verhindernde Gruppe darstellt, die eine Kohlenwasserstoff-Gruppe umfasst, die eine aliphatische monocyclische oder polycyclische Gruppe enthält,
R4 ein Wasserstoffatom oder eine geradkettige, verzweigte oder cyclische Alkylgruppe darstellt,
jede X-Gruppe unabhängig voneinander eine Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen darstellt, in der mindestens ein Wasserstoffatom durch ein Fluoratom ersetzt worden ist, und
m eine ganze Zahl von 1 bis 3 darstellt.A silsesquioxane resin which is preferably used in the present invention contains the structural units represented by the general formulas [1] and [2]:
Figure DE112004003061B4_0001
wherein R 1 and R 2 each independently represent a straight-chain, branched or cyclic saturated aliphatic hydrocarbon group,
R 3 represents an acid dissociable, dissolution inhibiting group comprising a hydrocarbon group containing an aliphatic monocyclic or polycyclic group,
R 4 represents a hydrogen atom or a straight-chain, branched or cyclic alkyl group,
each X group independently represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms in which at least one hydrogen atom has been replaced by a fluorine atom, and
m represents an integer of 1 to 3.

In dieser Beschreibung bezieht sich der Ausdruck „strukturelle Einheit” auf eine Monomer-Einheit, die zu der Bildung eines Polymeren beiträgt. In this specification, the term "structural unit" refers to a monomer unit which contributes to the formation of a polymer.

In den allgemeinen Formeln [1] und [2] können R1 und R2 entweder die gleiche Gruppe oder verschiedene Gruppen sein und jede stellt eine geradkettige, verzweigte oder zyklische gesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe dar, in der die Zahl der Kohlenstoffatome unter dem Gesichtspunkt der besten Kontrolle der Löslichkeit im Resist-Lösungsmittel und der molekularen Größe vorzugsweise von 1 bis 20 und noch mehr bevorzugt von 5 bis 12 beträgt. Zyklische gesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffgruppen sind besonders bevorzugt, da sie die Vorteile der Erzeugung von Silsesquioxan-Harzen mit guter Transparenz gegenüber hochenergetischem Licht, hohen Glasübergangtemperaturen (Tg) und einer besseren Kontrolle der Erzeugung von Säure aus dem Säureerzeuger während des PEB ermöglichen.In the general formulas [1] and [2], R 1 and R 2 may be either the same group or different groups, and each represents a straight-chained, branched or cyclic saturated aliphatic hydrocarbon group in which the number of carbon atoms is from the standpoint of the best Control of the solubility in the resist solvent and the molecular size is preferably from 1 to 20, and more preferably from 5 to 12. Cyclic saturated aliphatic hydrocarbon groups are particularly preferred because they provide the benefits of producing silsesquioxane resins with good transparency to high energy light, high glass transition temperatures (Tg) and better control of acid generator production during PEB.

Als diese zyklischen gesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoffgruppen können entweder monozyklische Gruppen oder polycyclische Gruppen verwendet werden. Beispiele für polycyclische Gruppen beinhalten Gruppen, bei denen zwei Wasserstoffatome aus einem Dicycloalkan, Tricycloalkan oder Tetracycloalkan oder Ähnlichem entfernt wurden, und spezifische Beispiele beinhalten Gruppen, in denen zwei Wasserstoffatome aus einem Polycycloalkan wie z. B. Adamantan, Norbornan, Isobornan, Tricyclodekan oder Tetracyclododekan entfernt wurden.As these cyclic saturated aliphatic hydrocarbon groups, either monocyclic groups or polycyclic groups can be used. Examples of polycyclic groups include groups in which two hydrogen atoms have been removed from a dicycloalkane, tricycloalkane or tetracycloalkane or the like, and specific examples include groups in which two hydrogens are selected from a polycycloalkane such as polyhydric. As adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane or tetracyclododecane were removed.

Mehr spezifische Beispiele für R1 und R2 beinhalten Gruppen, bei denen zwei Wasserstoffatome aus einer alicyclischen Verbindung entfernt wurden, die ausgewählt ist aus einer Gruppe, die aus den Verbindungen, die durch die folgenden Formeln [3] bis [8] dargestellt werden, und Derivaten hiervon besteht. [Formel 7]

Figure DE112004003061B4_0002
More specific examples of R 1 and R 2 include groups in which two hydrogen atoms have been removed from an alicyclic compound selected from a group consisting of the compounds represented by the following formulas [3] to [8]. and derivatives thereof. [Formula 7]
Figure DE112004003061B4_0002

Hier bedeutet der Ausdruck „Derivat” eine alizyklische Verbindung mit einer der Formeln [3] bis [8], worin mindestens eines der Wasserstoffatome durch eine niedrige Alkylgrupppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, wie z. B. eine Methylgruppe oder Ethylgruppe, ein Sauerstoffatom oder ein Halogenatom wie z. B. Fluor-, Chlor- oder Bromatom, ersetzt worden ist.Here, the term "derivative" means an alicyclic compound having one of the formulas [3] to [8], wherein at least one of the hydrogen atoms is represented by a lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, such as. As a methyl group or ethyl group, an oxygen atom or a halogen atom such as. As fluorine, chlorine or bromine, has been replaced.

Von den obigen Gruppen sind Gruppen bevorzugt, in denen zwei Wasserstoffatome aus einer alizyklischen Verbindung entfernt worden sind, die aus der Gruppe, bestehend aus den Verbindungen, die durch die Formeln [3] bis [8] dargestellt werden, ausgewählt sind, bevorzugt, da diese eine überlegene Transparenz aufweisen und industriell auch sehr gut erhältlich sind.Of the above groups, preferred are groups in which two hydrogen atoms have been removed from an alicyclic compound selected from the group consisting of the compounds represented by the formulas [3] to [8] These have a superior transparency and industrially are also very readily available.

R3 stellt eine durch Säure abspaltbare, die Auflösung verhindernde Gruppe dar, die aus einer Kohlenwasserstoffgruppe gebildet ist, die eine aliphatische monocyclische oder polycyclische Gruppe enthält. Diese durch Säure abspaltbare, die Auflösung verhindernde Gruppe hat einen die Auflösung in Alkali verhindernden Effekt, der das gesamte Silsesquioxan-Harz vor der Bestrahlung in Alkali unlöslich macht, sich aber dann unter der Einwirkung von Säure, die nach der Bestrahlung aus dem Säureerzeuger hergestellt wurde, abspaltet, wodurch das gesamte Silsesquioxan-Harz in Alkali löslich wird.R 3 represents an acid dissociable, dissolution inhibiting group formed from a hydrocarbon group containing an aliphatic monocyclic or polycyclic group. This acid dissociable, dissolution inhibiting group has an alkali dissolving effect which renders the entire silsesquioxane resin insoluble in alkali prior to irradiation, but then under the action of acid produced from the acid generator after irradiation , cleaves, making the entire silsesquioxane resin soluble in alkali.

Das erfindungsgemäß vorzugsweise eingesetzte Silsesquioxan-Harz (A1) enthält durch Säure abspaltbare, die Auflösung verhindernde Gruppen, die aus Kohlenwasserstoffgruppen gebildet sind, die sperrige, aliphatische monocyclische oder polycyclische Gruppen enthalten, wie diejenigen, die durch die unten gezeigten Formeln [9] bis [13] dargestellt werden. Als ein Ergebnis, wenn das Silsesquioxan-Harz als Basisharz in einer Positivresist-Zusammensetzung verwendet wird, neigen die die Auflösung verhindernden Gruppen nach der Abspaltung weit weniger zur Umwandlung in Gas als herkömmliche, durch Säure abspaltbare, die Auflösung verhindernde Gruppen, die keine cyclische Gruppe enthalten und die geradkettige Alkoxyalkylgruppen wie z. B. 1-Ethoxyethylgruppen, cyclische Ethergruppen wie z. B. Tetrahydropyranyl-Gruppen oder verzweigte Kette-artige tertiäre Alkylgruppen wie z. B. Tertiärbutyl-Gruppen einschließen, wodurch es ermöglicht wird, dass das vorgenannte Entgasungsphänomen verhindert wird.The silsesquioxane resin (A1) preferably used in the present invention contains acid dissociable, dissolution inhibiting groups formed from hydrocarbon groups containing bulky aliphatic monocyclic or polycyclic groups, such as those represented by the formulas [9] to [below] shown below. 13]. As a result, when the silsesquioxane resin is used as a base resin in a positive resist composition, the post-cleavage-preventing groups are much less likely to be converted to gas than conventional acid-cleavable, dissolution-inhibiting groups which are not a cyclic group contain and the straight-chain alkoxyalkyl groups such as. For example, 1-ethoxyethyl, cyclic ether groups such as. As tetrahydropyranyl groups or branched chain-like tertiary alkyl groups such as. B. Tertiärbutyl groups, thereby allowing that the above-mentioned degassing phenomenon is prevented.

Unter den Gesichtspunkten der Verhinderung der Gasbildung der abgespaltenen Gruppen, wobei auch geeignete Löslichkeitslevel in dem Resist-Lösungsmittel und der Entwickler-Lösung sichergestellt werden, beträgt die Anzahl der Kohlenstoffatome innerhalb der Gruppe R3 vorzugsweise von 7 bis 15 und noch mehr bevorzugt von 9 bis 13. From the viewpoint of preventing the gassing of the cleaved groups, while also securing appropriate solubility levels in the resist solvent and the developing solution, the number of carbon atoms within the group R 3 is preferably from 7 to 15, and more preferably from 9 to 13th

Vorausgesetzt, dass die durch Säure abspaltbare, die Auflösung verhindernde Gruppe aus einer Kohlenwasserstoffgruppe gebildet wird, die eine aliphatische monocyclische oder polycyclische Gruppe enthält, kann die tatsächliche Gruppe geeignet in Übereinstimmung mit der Bestrahlungsquelle unter einer Vielzahl von Gruppen, die für Resist-Zusammensetzungs-Harze zur Verwendung mit ArF-Excimerlasern und ähnlichen vorgeschlagen wurden, ausgewählt werden. Gruppen, die mit der Carboxylgruppe eines (Meth)Acrylats einen cyclischen Tertiäralkylester bilden, sind besonders gut bekannt.Provided that the acid-cleavable dissolution-preventing group is formed of a hydrocarbon group containing an aliphatic monocyclic or polycyclic group, the actual group may be suitably in accordance with the irradiation source among a variety of groups suitable for resist composition resins for use with ArF excimer lasers and the like. Groups which form a tertiary alkyl cyclic ester with the carboxyl group of a (meth) acrylate are particularly well known.

Durch Säure abspaltbare, die Auflösung verhindernde Gruppen, die eine aliphatische polycyclische Gruppe enthalten, sind besonders bevorzugt. Diese aliphatische polycyclische Gruppe kann geeignet aus einer Vielzahl von Gruppen ausgewählt werden, die zur Verwendung in ArF-Resists vorgeschlagen wurden. Beispiele für diese aliphatischen polycyclischen Gruppen beinhalten Gruppen, in denen ein Wasserstoffatom aus einem Bicycloalkan, Tricycloalkan oder Tetracycloalkan oder Ähnlichem entfernt wurde, und spezifische Beispiele beinhalten Gruppen, in denen ein Wasserstoffatom aus einem Polycycloalkan wie z. B. Adamantan, Norbornan, Isobornan, Tricyclodekan oder Tetracyclododekan entfernt worden ist.Acid-cleavable, dissolution-inhibiting groups containing an aliphatic polycyclic group are particularly preferred. This aliphatic polycyclic group may be suitably selected from a variety of groups proposed for use in ArF resists. Examples of these aliphatic polycyclic groups include groups in which a hydrogen atom has been removed from a bicycloalkane, tricycloalkane or tetracycloalkane or the like, and specific examples include groups in which a hydrogen atom is selected from a polycycloalkane, e.g. As adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane or tetracyclododecane has been removed.

Besonders bevorzugte Beispiele beinhalten irgendeine Gruppe, die ausgewählt ist aus einer Gruppe, die aus den folgenden Formeln [9] bis [13] besteht.Particularly preferable examples include any group selected from a group consisting of the following formulas [9] to [13].

[Formel 8]

Figure DE112004003061B4_0003
[Formula 8]
Figure DE112004003061B4_0003

Silsesquioxan-Harze, die 2-Methyl-2-adamantyl-Gruppen, dargestellt durch die Formel [11], und/oder 2-Methyl-2-adamantyl-Gruppen, dargestellt durch die Formel [12], enthalten, sind besonders bevorzugt, da diese gegenüber dem Entgasen resistent sind und auch überlegene Resist-Charakteristika wie z. B. Auflösung und Hitzebeständigkeit aufweisen.Silsesquioxane resins containing 2-methyl-2-adamantyl groups represented by the formula [II] and / or 2-methyl-2-adamantyl groups represented by the formula [12] are particularly preferable. Since these are resistant to degassing and also superior resist characteristics such. B. resolution and heat resistance.

R4 stellt ein Wasserstoffatom oder eine geradkettige, verzweigte oder cyklische Alkylgruppe dar. Unter dem Gesichtspunkt der Löslichkeit im Resist-Lösungsmittel beträgt die Zahl der Kohlenstoffatome innerhalb der Alkylgruppe vorzugsweise von 1 bis 10 und niedrige Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen sind besonders erwünscht.R 4 represents a hydrogen atom or a straight chain, branched or cyclic alkyl group. From the viewpoint of solubility in the resist solvent, the number of carbon atoms within the alkyl group is preferably from 1 to 10, and lower alkyl groups having from 1 to 4 carbon atoms are particularly desirable.

Spezifische Beispiele für die Alkylgruppe beinhalten eine Methylgruppe, Ethylgruppe, Propylgruppe, Isopropylgruppe, n-Butylgruppe, sek-Butylgruppe, tert-Butylgruppe, Cyclopentylgruppe, Cyclohexylgruppe, 2-Ethylhexylgruppe oder n-Octylgruppe.Specific examples of the alkyl group include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, tert-butyl, cyclopentyl, cyclohexyl, 2-ethylhexyl or n-octyl.

Die R4-Gruppe wird geeignet in Übereinstimmung mit der gewünschten Löslichkeit des Silsesquioxan-Harzes in Alkali ausgewählt. Die Löslichkeit in Alkali ist am größten, wenn R4 ein Wasserstoffatom ist. Eine erhöhte Löslichkeit in Alkali bietet den Vorteil einer erhöhten Empfindlichkeit. The R 4 group is suitably selected in accordance with the desired solubility of the silsesquioxane resin in alkali. The solubility in alkali is greatest when R 4 is a hydrogen atom. Increased solubility in alkali offers the advantage of increased sensitivity.

Im Gegensatz hierzu nimmt die Alkali-Löslichkeit des Silsesquioxan-Harzes ab, wenn die Anzahl der Kohlenstoffatome innerhalb der Alkylgruppe zunimmt oder wenn die Sperrigkeit der Gruppe zunimmt. Wenn die Löslichkeit in Alkali abnimmt, nimmt die Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Alkali-Entwickler-Lösung zu, wodurch eine Verbesserung in der Bandbreite für die Bestrahlung erreicht wird, wenn das Silsesquioxan-Harz für die Bildung eines Resist-Musters verwendet wird, und das Ausmaß der dimensionalen Schwankung, welche die Bestrahlung begleitet, herabgesetzt wird. Weiterhin werden auch sich entwickelnde Unregelmäßigkeiten verringert, was bedeutet, dass die Rauhigkeit innerhalb der Kantenteile des gebildeten Resist-Musters ebenfalls verbessert werden kann.In contrast, the alkali solubility of the silsesquioxane resin decreases as the number of carbon atoms within the alkyl group increases or as the bulkiness of the group increases. When the solubility in alkali decreases, the resistance to an alkali developing solution increases, whereby an improvement in the bandwidth for irradiation is achieved when the silsesquioxane resin is used for the formation of a resist pattern, and the extent of the dimensional variation accompanying the irradiation is reduced. Furthermore, developing irregularities are also reduced, which means that the roughness within the edge portions of the formed resist pattern can also be improved.

X stellt eine geradkettige, verzweigte oder cyclische Alkylgruppe dar, obwohl es vorzugsweise eine geradkettige Alkylgruppe, in der mindestens ein Wasserstoffatom durch ein Fluoratom ersetzt worden ist, darstellt. Unter den Gesichtspunkten der Sicherstellung einer vorteilhaften Glasübergangstemperatur (Tg) für das Silsesquioxan-Harz und einer vorteilhaften Löslichkeit im Resist-Lösungsmittel liegt die Zahl der Kohlenstoffatome innerhalb der Alkylgruppe vorzugsweise in einem Bereich von 1 bis 8 und niedrige Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen sind besonders erwünscht.X represents a straight-chain, branched or cyclic alkyl group, although it is preferably a straight-chain alkyl group in which at least one hydrogen atom has been replaced by a fluorine atom. From the viewpoint of ensuring a favorable glass transition temperature (Tg) for the silsesquioxane resin and favorable solubility in the resist solvent, the number of carbon atoms within the alkyl group is preferably in a range of 1 to 8, and lower alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms are more preferable he wishes.

Weiterhin ist eine Erhöhung der Zahl der Wasserstoffatome, die durch Fluoratome substituiert worden sind, bevorzugt, da es die Transparenz gegenüber hochenergetischem Licht von nicht mehr als 200 nm und Elektronenstrahlen verbessert, und die am meisten bevorzugten Gruppen sind Perfluoralkyl-Gruppen, in denen sämtliche Wasserstoffatome durch Fluoratome ersetzt sind.Further, an increase in the number of hydrogen atoms substituted by fluorine atoms is preferable because it improves the transparency to high-energy light of not more than 200 nm and electron beams, and the most preferred groups are perfluoroalkyl groups in which all hydrogen atoms are replaced by fluorine atoms.

In den allgemeinen Formeln [1] und [2] können die X-Gruppen die gleiche Gruppe oder verschiedene Gruppen sein. Mit anderen Worten ist die Vielzahl der X-Gruppen gegenseitig unabhängig.In the general formulas [1] and [2], the X groups may be the same group or different groups. In other words, the plurality of X groups are mutually independent.

Im Hinblick auf die Befähigung zur bereitwilligen Abspaltung der durch Säure abspaltbaren, die Auflösung verhindernden Gruppe muss m eine ganze Zahl von 1 bis 3 sein, und ist vorzugsweise 1.In view of the ability to readily cleave the acid-cleavable, dissolution-inhibiting group, m must be an integer of 1 to 3, and is preferably 1.

Spezifische Beispiele für das vorzugsweise eingesetzte Silsesquioxan-Harz beinhalten Silsesquioxan-Harze, welche strukturelle Einheiten enthalten, die durch die folgenden allgemeinen Formeln [14] und [15] dargestellt werden.Specific examples of the silsesquioxane resin preferably used include silsesquioxane resins containing structural units represented by the following general formulas [14] and [15].

[Formel 9]

Figure DE112004003061B4_0004
[Formula 9]
Figure DE112004003061B4_0004

In diesen Formeln sind R1 und R2 wie oben definiert. R5 ist eine niedere Alkylgruppe und vorzugsweise eine Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen und am meisten bevorzugt eine Methylgruppe oder eine Ethylgruppe. n ist eine ganze Zahl von 1 bis 8 und vorzugsweise von 1 bis 2.In these formulas, R 1 and R 2 are as defined above. R 5 is a lower alkyl group, and preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and most preferably a methyl group or an ethyl group. n is an integer from 1 to 8, and preferably from 1 to 2.

Mit anderen Worten stellen die allgemeinen Formeln [14] und [15] die allgemeinen Formeln [1] und [2] in denjenigen Fällen dar, in denen R3 eine Gruppe ist, die durch die Formel [11] oder [12] dargestellt wird, R4 ein Wasserstoffatom ist, X eine Alkylgruppe ist, in der sämtliche Wasserstoffatome durch Fluoratome ersetzt worden sind, und m = 1 ist. R3 ist am meisten bevorzugt die Gruppe der Formel [11].In other words, the general formulas [14] and [15] represent the general formulas [1] and [2] in those cases where R 3 is a group represented by the formula [11] or [12] , R 4 is a hydrogen atom, X is an alkyl group in which all the hydrogen atoms have been replaced by fluorine atoms, and m = 1. R 3 is most preferably the group of formula [11].

Von all den strukturellen Einheiten, welche das hierin vorzugsweise benutzte Silsesquioxan-Harz bilden, liegt der Anteil der strukturellen Einheiten, die durch die allgemeinen Formeln [1] und [2] dargestellt werden, üblicherweise innerhalb eines Bereiches von 30 bis 100 mol% und bevorzugt von 60 bis 100 mol%. Mit anderen Worten kann das Silsesquioxan-Harz bis zu 40 mol% an strukturellen Einheiten enthalten, die sich von den durch die allgemeinen Formeln [1] und [2] dargestellten strukturellen Einheiten unterscheiden. Eine Beschreibung dieser optionalen strukturellen Einheiten, die unterschiedlich von den durch die allgemeinen Formeln [1] und [2] dargestellten strukturellen Einheiten sind, wird unten gegeben. Of all the structural units constituting the silsesquioxane resin preferably used herein, the proportion of the structural units represented by the general formulas [1] and [2] is usually within a range of 30 to 100 mol%, and preferably from 60 to 100 mol%. In other words, the silsesquioxane resin may contain up to 40 mol% of structural units other than the structural units represented by the general formulas [1] and [2]. A description of these optional structural units other than the structural units represented by the general formulas [1] and [2] will be given below.

Weiterhin liegt der Anteil der strukturellen Einheiten, die durch die allgemeine Formel [1] angegeben ist, bezogen auf die vereinigte Gesamtmenge an strukturellen Einheiten, die durch die allgemeinen Formeln [1] und [2] dargestellt werden, vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 5 bis 70 mol% und noch mehr bevorzugt von 10 bis 40 mol%. Der Anteil der strukturellen Einheiten, die durch die allgemeine Formel [2] dargestellt werden, liegt vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 30 bis 95 mol% und noch mehr bevorzugt von 60 bis 90 mol%.Further, the proportion of the structural units represented by the general formula [1] based on the combined total amount of structural units represented by the general formulas [1] and [2] is preferably within a range of 5 to 70 mol%, and more preferably from 10 to 40 mol%. The proportion of the structural units represented by the general formula [2] is preferably within a range of from 30 to 95 mol%, and more preferably from 60 to 90 mol%.

Indem sicher gestellt ist, dass der Anteil der strukturellen Einheiten, die durch die allgemeine Formel [1] dargestellt werden, innerhalb des obigen Bereiches fällt, wird der Anteil an durch Säure abspaltbaren, die Auflösung verhindernden Gruppen natürlich bestimmt und die Änderung der Löslichkeit in Alkali des Silsesquioxan-Harzes nach der Bestrahlung wird auf einen idealen Wert für ein Basisharz einer Positivresist-Zusammensetzung eingestellt.By ensuring that the proportion of the structural units represented by the general formula [1] falls within the above range, the proportion of acid-cleavable, dissolution-preventing groups is naturally determined and the change in solubility in alkali of the silsesquioxane resin after irradiation is set to an ideal value for a base resin of a positive resist composition.

Vorausgesetzt, dass deren Einschluss die Effekte der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt, kann das Silsesquioxan-Harz als die oben beschriebenen optionalen Einheiten auch strukturelle Einheiten enthalten, die sich von den durch die allgemeinen Formeln [1] und [2] dargestellten strukturellen Einheiten unterscheiden. Beispiele für diese optionalen Einheiten beinhalten Alkylsilsesquioxan-Einheiten, die eine niedere Alkylgruppe wie z. B. eine Methylgruppe, Ethylgruppe, Propylgruppe oder Butylgruppe enthalten, wie sie durch die folgende allgemeine Formel [17] dargestellt ist, die in Silsesquioxan-Harzen, die in ArF-Excimerlaser-Resist-Zusammensetzungen verwendet werden, benutzt werden. [Formel 10]

Figure DE112004003061B4_0005
[worin R' eine geradekettige oder verzweigte niedere Alkylgruppe und vorzugsweise eine niedere Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen darstellt]Provided that their inclusion does not affect the effects of the present invention, the silsesquioxane resin as the optional units described above may also contain structural units other than the structural units represented by the general formulas [1] and [2]. Examples of these optional units include alkylsilsesquioxane units which may be a lower alkyl group such as e.g. A methyl group, ethyl group, propyl group or butyl group as shown by the following general formula [17] used in silsesquioxane resins used in ArF excimer laser resist compositions. [Formula 10]
Figure DE112004003061B4_0005
[wherein R 'represents a straight or branched lower alkyl group and preferably a lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms]

In den Fällen, in denen eine strukturelle Einheit, die durch die allgemeine Formel [17] dargestellt ist, verwendet wird, liegt der Anteil der durch die allgemeine Formel [1] dargestellten strukturellen Einheiten, bezogen auf die vereinigte gesamte Menge an strukturellen Einheiten, die durch die allgemeinen Formeln [1], [2] und [17] dargestellt werden, im Allgemeinen innerhalb eines Bereiches von 5 bis 30 mol% und vorzugsweise von 8 bis 20 mol%. Der Anteil an strukturellen Einheiten, die durch die allgemeine Formel [2] dargestellt werden, liegt im Allgemeinen innerhalb eines Bereiches von 40 bis 80 mol% und vorzugsweise von 50 bis 70 mol% und der Anteil der strukturellen Einheiten, die durch die allgemeine Formel [17] dargestellt werden, liegt üblicherweise innerhalb eines Bereiches von 1 bis 40 mol% und vorzugsweise von 5 bis 35 mol%.In cases where a structural unit represented by the general formula [17] is used, the proportion of the structural units represented by the general formula [1], based on the combined total amount of structural units, is represented by the general formulas [1], [2] and [17], generally within a range of from 5 to 30 mol%, and preferably from 8 to 20 mol%. The proportion of structural units represented by the general formula [2] is generally within a range of from 40 to 80 mol%, and preferably from 50 to 70 mol%, and the proportion of structural units represented by the general formula 17] is usually within a range of 1 to 40 mol%, and preferably 5 to 35 mol%.

Es gibt keine besonderen Einschränkungen hinsichtlich des gewichtsmittleren Molekulargewichts (Mw) (der zu Polystyrol äquivalente Wert wurde durch Gelpermeationschromatographie bestimmt; dies gilt auch für alle folgenden Werte) des bei der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eingesetzten Silsesquioxan-Harzes, obwohl der Wert vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 2.000 bis 15.000 und noch bevorzugt von 3.000 bis 8.000 liegt. Wenn das gewichtsmittlere Molekulargewicht oberhalb dieses Bereiches liegt, verschlechtert sich die Löslichkeit in dem Resist-Lösungsmittel, wohingegen es bei einem Wert unterhalb des obigen Bereiches die Gefahr einer Verschlechterung in der Querschnittsform des Resist-Musters gibt.There are no particular limitations on the weight-average molecular weight (Mw) (the value equivalent to polystyrene was determined by gel permeation chromatography, including all subsequent values) of the silsesquioxane resin preferably used in the present invention, although the value is preferably within a range of 2,000 to 15,000 and more preferably from 3,000 to 8,000. When the weight-average molecular weight is above this range, the solubility in the resist solvent deteriorates, whereas when it is below the above range, there is a fear of deterioration in the cross-sectional shape of the resist pattern.

Weiterhin liegt, obwohl es keine besonderen Einschränkungen hinsichtlich des Verhältnisses Mw/Mn (zahlenmittleres Molekulargewicht) gibt, dieses Verhältnis vorzugsweise in einem Bereich von 1,0 bis 6,0 und noch mehr bevorzugt von 1,1 bis 2,5. Wenn dieses Verhältnis oberhalb dieses Bereiches liegt, besteht die Gefahr einer Verschlechterung sowohl in der Auflösung als auch in der Form des Musters. Further, although there are no particular limitations on the ratio Mw / Mn (number-average molecular weight), this ratio is preferably in a range of 1.0 to 6.0, and more preferably 1.1 to 2.5. If this ratio is above this range, there is a risk of deterioration in both the resolution and the shape of the pattern.

Die Herstellung des hierin vorzugsweise verwendeten Silsesquioxan-Harzes kann üblicherweise unter Verwendung der allgemeinen Methode, die zur Herstellung von statistischen Polymeren verwendet wird, durchgeführt werden, und ein Beispiel der Methode ist unten beschrieben.The preparation of the silsesquioxane resin preferably used herein can be usually carried out using the general method used for the production of random polymers, and an example of the method is described below.

Als erstes wird ein einzelnes Silizium enthaltendes Monomer, das die durch die Formel [2] dargestellte strukturelle Einheit ergibt, oder eine Mischung von zwei oder mehr von solchen Monomeren einer Dehydratisierung-Kondensation in Gegenwart eines Katalysators ausgesetzt, wodurch eine Polymerlösung erhalten wird, die ein Polymer mit einem Silsesquioxan als Grundgerüst enthält. Als nächstes wird eine Menge an Br-(CH2)mCOOR3, die 5 bis 70 mol% an dem vorgenannten Si-enthaltenden Monomeren entspricht, in einem organischen Lösungsmittel wie z. B. Tetrahydrofuran aufgelöst und die erhaltene Lösung wird tropfenweise zu der Polymerlösung gegeben, wodurch eine Additionsreaktion durchgeführt wird, welche -OR4 in -O-(CH2)mCOOR3 überführt.First, a single silicon-containing monomer giving the structural unit represented by the formula [2] or a mixture of two or more of such monomers is subjected to dehydration-condensation in the presence of a catalyst, thereby obtaining a polymer solution containing Contains polymer with a silsesquioxane as a backbone. Next, an amount of Br- (CH 2 ) m COOR 3 , which corresponds to 5 to 70 mol% of the aforementioned Si-containing monomer, in an organic solvent such. For example, tetrahydrofuran is dissolved and the resulting solution is added dropwise to the polymer solution, whereby an addition reaction is carried out, which converts -OR 4 in -O- (CH 2 ) m COOR 3 .

Weiterhin kann in dem Fall eines Harzes, welches eine durch die Formel [17] dargestellte strukturelle Einheit enthält, die Herstellung auf die gleiche Weise wie oben durchgeführt werden, wobei ein Si-enthaltendes Monomer verwendet wird, welches die durch die Formel [2] dargestellte strukturelle Einheit ergibt und ein Si-enthaltendes Monomer, das die durch die Formel [17] dargestellte strukturelle Einheit ergibt.Further, in the case of a resin containing a structural unit represented by the formula [17], the preparation can be carried out in the same manner as above using an Si-containing monomer represented by the formula [2] structural unit and an Si-containing monomer giving the structural unit represented by the formula [17].

Wie oben beschrieben, ist das erfindungsgemäß vorzugsweise eingesetzte Silsesquioxan-Harz der vorliegenden Erfindung effektiv bei der Verhinderung des Entgasungsphänomens, das nach der Bestrahlung während der Bildung eines Resist-Musters eintreten kann.As described above, the silsesquioxane resin of the present invention preferably used in the present invention is effective in preventing the degassing phenomenon that may occur after irradiation during the formation of a resist pattern.

Weiterhin ist, weil dieses Silsesquioxan-Harz ein Polymer ist, das als Grundgerüst eine Silsesquioxan-Struktur enthält, die aus strukturellen Einheiten, die durch die Formel [1] und [2] dargestellt werden, und in einigen Fällen der Formel [17], besteht, die Transparenz des Harzes gegenüber hochenergetischem Licht von nicht mehr als 200 nm und Elektronenstrahlen extrem hoch. Daher kann eine erfindungsgemäß verwendete Positivresist-Zusammensetzung, die ein Silsesquioxan-Harz enthält, vorteilhaft für die Lithographie unter Verwendung einer Lichtquelle mit einer kürzeren Wellenlänge als sie sogar ein ArF-Excimerlaser aufweist verwendet werden und in einem Einschicht-Verfahren zur Bildung von ultrafeinen Resist-Mustern mit Linienweiten von nicht mehr als 150 nm und selbst weniger als 120 nm verwendet werden. Weiterhin können durch Verwendung einer solchen Positivresist-Zusammensetzung als obere Schicht in einem unten beschriebenen Zweischicht-Resist-Laminat Verfahren zur Bildung von ultrafeinen Resist-Mustern von nicht mehr als 120 nm und sogar 100 nm oder weniger verwirklicht werden.Further, because this silsesquioxane resin is a polymer containing as a skeleton a silsesquioxane structure consisting of structural units represented by the formulas [1] and [2] and, in some cases, the formula [17], The transparency of the resin to high-energy light of not more than 200 nm and electron beams are extremely high. Therefore, a positive resist composition containing silsesquioxane resin used in the present invention can be advantageously used for lithography using a light source having a shorter wavelength than that of even an ArF excimer laser, and used in a single-layer process for forming ultrafine resist. Patterns with linewidths of not more than 150 nm and even less than 120 nm can be used. Furthermore, by using such a positive resist composition as the upper layer in a two-layer resist laminate described below, methods for forming ultrafine resist patterns of not more than 120 nm and even 100 nm or less can be realized.

<<Positivresist-Zusammensetzung>><< positive resist composition >>

– Komponente (A)Component (A)

Eine erfindungsgemäß bevorzugt verwendete Positivresist-Zusammensetzung umfasst eine Harzkomponente (A), die bei Einwirkung von Säure eine erhöhte Löslichkeit in Alkali aufweist und eine Säureerzeuger-Komponente (B), die bei Bestrahlung Säure erzeugt, wobei die Komponente (A) ein vorgenanntes Silsesquioxan-Harz der vorliegenden Erfindung (im Folgenden als das Silsesquioxan-Harz (A1) bezeichnet) enthält.A positive resist composition preferably used in the present invention comprises a resin component (A) which has an increased solubility in alkali when exposed to acid, and an acid generator component (B) which generates acid upon irradiation, wherein component (A) comprises an aforementioned silsesquioxane. Resin of the present invention (hereinafter referred to as the silsesquioxane resin (A1)) contains.

Indem in der Komponente (A) das Silsesquioxan-Harz (A1) verwendet wird, kann das Entgasen während der Bildung des Resist-Musters bei Verwendung einer Positivresist-Zusammensetzung, die das Silsesquioxan-Harz (A1) enthält, verhindert werden. Weiterhin zeigt diese Positiv-Resist-Zusammensetzung ein hohes Niveau der Transparenz gegenüber hochenergetischem Licht von nicht mehr als 200 nm und Elektronenstrahlen und ermöglicht die Erzeugung von Mustern mit hoher Auflösung.By using the silsesquioxane resin (A1) in the component (A), the degassing during the formation of the resist pattern can be prevented by using a positive resist composition containing the silsesquioxane resin (A1). Further, this positive-resist composition exhibits a high level of transparency to high-energy light of not more than 200 nm and electron beams, and enables the production of high-resolution patterns.

Die Komponente (A) kann nur das Silsesquioxan-Harz (A1) enthalten oder kann auch ein gemischtes Harz sein, das neben (A1) auch andere Harze enthält. Der Anteil von (A1) innerhalb eines gemischten Harzes liegt vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 50 bis 95 Gewichtsprozent und noch mehr bevorzugt von 70 bis 90 Gewichtsprozent.The component (A) may contain only the silsesquioxane resin (A1) or may also be a mixed resin containing other resins besides (A1). The proportion of (A1) within a mixed resin is preferably within a range of 50 to 95% by weight, and more preferably 70 to 90% by weight.

Indem sicher gestellt wird, dass der Anteil des Silsesquioxan-Harzes (A1) innerhalb des obigen Bereiches liegt, kann eine überlegene Verhinderung des Entgasungsphänomens realisiert werden und in den Fällen, in denen ein Zweischicht-Resist-Laminat gebildet wird, stellt die obere Schicht eine ausgezeichnete Leistungsfähigkeit als einer Maske während des trockenen Ätzens der unteren Resist-Schicht bereit. By ensuring that the proportion of the silsesquioxane resin (A1) is within the above range, superior prevention of the degassing phenomenon can be realized, and in the cases where a two-layer resist laminate is formed, the upper layer constitutes one excellent performance as a mask during the dry etching of the lower resist layer ready.

Als die von (A1) unterschiedliche optionale Harzkomponente (A2) kann irgendeines der üblicherweise als Basisharze in chemisch verstärkten Resist-Zusammensetzungen verwendeten Harze ausgewählt und verwendet werden, in Übereinstimmung mit der Lichtquelle, die während der Bildung des Resist-Musters verwendet wird.As the optional resin component (A2) other than (A1), any of the resins commonly used as base resins in chemically amplified resist compositions can be selected and used in accordance with the light source used during the formation of the resist pattern.

Beispielsweise ist in den Fällen, in denen ein ArF-Excimer-Laser verwendet wird, ein gemischtes Harz mit einer Harzkomponente (A2), die eine strukturelle Einheit (a1) enthält, die sich von einem (Meth)Acrylatester ableitet, der eine durch Säure abspaltbare, die Auflösung verhindernde Gruppe enthält, bevorzugt, da eine solche Mischung eine Verbesserung der Hitzebeständigkeit der gesamten Komponente (A) ermöglicht und auch eine ausgezeichnete Auflösung ergibt.For example, in cases where an ArF excimer laser is used, a mixed resin having a resin component (A2) containing a structural unit (a1) derived from a (meth) acrylate ester is one by acid Cleavable, the dissolution-inhibiting group contains, because such a mixture allows an improvement in the heat resistance of the entire component (A) and also gives an excellent resolution.

Als das Harz (A2) sind Harze, die eine strukturelle Einheit (a1) enthalten, die sich ableitet von einem (Meth)Acrylatester, der eine in Säure abspaltbare, die Auflösung verhindernde Gruppe enthält, und eine strukturelle Einheit, die unterschiedlich ist von (a1), aber ebenso von einem (Meth)Acylatester abgeleitet ist, worin der Anteil der von (Meth)Acrylatestern abgeleiteten Struktureinheiten mindestens 80 mol% und noch mehr bevorzugt 90 mol% oder darüber (und am meisten bevorzugt 100 mol%) ist, besonders bevorzugt.As the resin (A2), resins containing a structural unit (a1) derived from a (meth) acrylate ester containing an acid-cleavable, dissolution-inhibiting group and a structural unit other than ( a1) but also derived from a (meth) acylate ester, wherein the proportion of structural units derived from (meth) acrylate esters is at least 80 mole%, and more preferably 90 mole% or above (and most preferably 100 mole%) prefers.

Der Ausdruck „(Meth)Acrylsäure” bezieht sich entweder auf Methacrylsäure oder Acrylsäure oder beide. Auf ähnliche Weise bezieht sich der Ausdruck „(Meth)acrylat” entweder auf Methacrylat oder Acrylat oder beide.The term "(meth) acrylic acid" refers to either methacrylic acid or acrylic acid or both. Similarly, the term "(meth) acrylate" refers to either methacrylate or acrylate or both.

Weiterhin enthält das Harz (A2) vorzugsweise eine Kombination einer Vielzahl von Monomereinheiten, die sich von der Einheit (a1) unterscheiden und eine Vielzahl von unterschiedlichen Funktionen bereitstellen, um die erforderlichen Niveaus für die Auflösung, den Widerstand gegenüber trockenem Ätzen und eine feine Musterform zu erfüllen.

  • – Strukturelle Einheiten, die sich von einem (Meth)Acrylatester ableiten, der eine Lactoneinheit (im Folgenden als (a2) oder (a2)-Einheiten bezeichnet) enthält
  • – Strukturelle Einheiten, die sich von einem (Meth)Acrylatester ableiten, der eine polycyclische Gruppe mit einer alkoholischen Hydroxylgruppe (im Folgenden als (a3) oder (a3)-Einheiten bezeichnet) enthält.
  • – Strukturelle Einheiten, die eine polycyclische Gruppe enthalten, die sich von der in Säure abspaltbaren, die Auflösung verhindernden Gruppe der (a1)-Einheiten, der Lacton-Einheit der (a2)-Einheiten und der polycyclischen Gruppe mit einer alkoholischen Hydroxylgruppe der (a3)-Einheiten unterscheidet (im Folgenden als (a4) oder (a4)-Einheiten).
Further, the resin (A2) preferably contains a combination of a plurality of monomer units different from the unit (a1) and provides a variety of different functions to provide the required levels of resolution, resistance to dry etching, and a fine pattern shape fulfill.
  • Structural units derived from a (meth) acrylate ester containing a lactone moiety (hereinafter referred to as (a2) or (a2) moieties)
  • Structural units derived from a (meth) acrylate ester containing a polycyclic group having an alcoholic hydroxyl group (hereinafter referred to as (a3) or (a3) units).
  • - Structural units containing a polycyclic group consisting of the acid-cleavable, the dissolution-inhibiting group of (a1) units, the lactone unit of the (a2) units and the polycyclic group having an alcoholic hydroxyl group of (a3 ) Units (hereinafter referred to as (a4) or (a4) units).

Die Einheiten (a2), (a3) und/oder (a4) können in Übereinstimmung mit den für das Harz erforderlichen Charakteristika geeignet kombiniert werden.The units (a2), (a3) and / or (a4) may be suitably combined in accordance with the characteristics required for the resin.

Die Komponente (A2) enthält vorzugsweise die (a1)-Einheit und mindestens eine Einheit, die ausgewählt ist aus den (a2)-, (a3)- und (a4)-Einheiten, da solche Harze eine überlegene Auflösung und Form des Resistmusters aufweisen. Jede der Einheiten (a1) bis (a4) kann eine Kombination einer Vielzahl von verschiedenen Einheiten enthalten.The component (A2) preferably contains the (a1) unit and at least one unit selected from the (a2), (a3) and (a4) units because such resins have superior resolution and shape of the resist pattern , Each of the units (a1) to (a4) may contain a combination of a plurality of different units.

In der Komponente (A2) umfassen von der gesamten Anzahl an Molen von Struktureinheiten, die sich von Methacrylatestern ableiten und von Struktureinheiten, die sich von Acrylatestern ableiten, die Struktureinheiten, die sich von Methacrylatestern ableiten, vorzugsweise 10 bis 85 mol%, noch mehr bevorzugt 20 bis 80 mol%, wohingegen die strukturellen Einheiten, die sich von Acrylatestern ableiten, vorzugsweise 15 bis 90 mol% und noch mehr bevorzugt von 20 bis 80 mol% ausmachen.In the component (A2), of the total number of moles of structural units derived from methacrylate esters and structural units derived from acrylate esters, the structural units derived from methacrylate esters, preferably 10 to 85 mol%, more preferably 20 to 80 mol%, whereas the structural units derived from acrylate esters are preferably 15 to 90 mol% and more preferably 20 to 80 mol%.

Es folgt eine detaillierte Beschreibung von jeder der obigen Einheiten (a1) bis (a4).The following is a detailed description of each of the above units (a1) to (a4).

[(a1)-Einheiten][(A1) units]

Die (a1)-Einheit ist eine strukturelle Einheit, die sich von einem (Meth)Acrylatester ableitet, der eine in Säure abspaltbare, die Auflösung verhindernde Gruppe enthält.The (a1) unit is a structural unit derived from a (meth) acrylate ester containing an acid-cleavable, dissolution-inhibiting group.

Es gibt keine besonderen Einschränkungen für die in Säure abspaltbare, die Auflösung verhindernde Gruppe von (a1), vorausgesetzt, dass sie einen die Auflösung in Alkali verhindernden Effekt zeigt, der die gesamte Komponente (A2) vor der Bestrahlung in Alkali in unlöslich macht, sich aber unter der Einwirkung von Säure, die nach der Bestrahlung aus der vorgenannten Komponente (B) erzeugt wird, abspaltet, wodurch die gesamte Komponente (A2) in Alkali löslich wird. Im Allgemeinen werden meistens Gruppen, die einen cyclischen oder kettenartigen Tertiäralkylester mit der Carboxylgruppe von (Meth)Acrylsäure bilden, tertiäre Alkoxycarbonylgruppen oder kettenartige Alkoxyalkylgruppen bilden, verwendet. There is no particular restriction on the acid-cleavable, dissolution-inhibiting group of (a1), provided that it exhibits an alkali-dissolving effect which renders the entire component (A2) insoluble in the alkali prior to irradiation but splits off under the action of acid generated after irradiation from the aforementioned component (B), whereby the entire component (A2) becomes soluble in alkali. In general, groups forming a cyclic or chain tertiary alkyl ester having the carboxyl group of (meth) acrylic acid, tertiary alkoxycarbonyl groups or chain alkoxyalkyl groups are mostly used.

Als die in Säure abspaltbare, die Auflösung verhindernde Gruppe innerhalb von (a1) kann vorteilhaft eine in Säure abspaltbare, die Auflösung verhindernde Gruppe verwendet werden, die eine aliphatische polycyclische Gruppe enthält.As the acid dissociable, dissolution inhibiting group within (a1), an acid dissociable, dissolution inhibiting group containing an aliphatic polycyclic group can be advantageously used.

Beispiele für diese polycyclische Gruppe beinhalten Gruppen, in denen ein Wasserstoffatom aus einem Bicycloalkan, einem Tricycloalkan oder einem Tetracycloalkan oder Ähnlichem entfernt worden ist, das entweder unsubstituiert oder mit einem Fluoratom oder einer Fluoralkylgruppe substituiert sein kann. Spezifische Beispiele beinhalten Gruppen, in denen ein Wasserstoffatom aus einem Polycycloalkan wie z. B. Adamantan, Norbornan, Isobornan, Tricyclodekan oder Tetracyclododekan entfernt worden ist. Diese Typen von polycyclischen Gruppen können geeignet aus einer Vielzahl von Gruppen ausgewählt werden, die zur Verwendung mit ArF-Resists vorgeschlagen wurden. Unter diesen Gruppen sind im Hinblick auf die industrielle Erhältlichkeit Adamantylgruppen, Norbornylgruppen und Tetracyclododekanylgruppen bevorzugt.Examples of this polycyclic group include groups in which a hydrogen atom has been removed from a bicycloalkane, a tricycloalkane or a tetracycloalkane or the like which may be either unsubstituted or substituted with a fluorine atom or a fluoroalkyl group. Specific examples include groups in which a hydrogen atom of a polycycloalkane such as. As adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane or tetracyclododecane has been removed. These types of polycyclic groups may be suitably selected from a variety of groups proposed for use with ArF resists. Among these groups, adamantyl groups, norbornyl groups and tetracyclododecanyl groups are preferred from the viewpoints of industrial availability.

Ideale Monomereinheiten für die (a1)-Einheiten sind unten in [Formel 11] bis [Formel 19] gezeigt. [Formel 11]

Figure DE112004003061B4_0006
(worin R ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe darstellt und R21 eine niedere Alkylgruppe darstellt) [Formel 12]
Figure DE112004003061B4_0007
(worin R ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe darstellt und R22 und R23 jeweils unabhängig voneinander eine niedere Alkylgruppe darstellen) [Formel 13]
Figure DE112004003061B4_0008
(worin R ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe darstellt und R24 eine tertiäre Alkylgruppe darstellt) [Formel 14]
Figure DE112004003061B4_0009
(worin R ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe darstellt) [Formel 15]
Figure DE112004003061B4_0010
(worin R ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe darstellt und R25 eine Methylgruppe darstellt) [Formel 16]
Figure DE112004003061B4_0011
(worin R ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe darstellt und R26 eine niedere Alkylgruppe darstellt) [Formel 17]
Figure DE112004003061B4_0012
(worin R ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe darstellt) [Formel 18]
Figure DE112004003061B4_0013
(worin R ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe darstellt) [Formel 19]
Figure DE112004003061B4_0014
(worin R ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe darstellt und R27 eine niedere Alkylgruppe darstellt)Ideal monomer units for the (a1) units are shown below in [Formula 11] to [Formula 19]. [Formula 11]
Figure DE112004003061B4_0006
(wherein R represents a hydrogen atom or a methyl group and R 21 represents a lower alkyl group) [Formula 12]
Figure DE112004003061B4_0007
(wherein R represents a hydrogen atom or a methyl group and R 22 and R 23 each independently represent a lower alkyl group) [Formula 13]
Figure DE112004003061B4_0008
(wherein R represents a hydrogen atom or a methyl group and R 24 represents a tertiary alkyl group) [Formula 14]
Figure DE112004003061B4_0009
(wherein R represents a hydrogen atom or a methyl group) [Formula 15]
Figure DE112004003061B4_0010
(wherein R represents a hydrogen atom or a methyl group and R 25 represents a methyl group) [Formula 16]
Figure DE112004003061B4_0011
(wherein R represents a hydrogen atom or a methyl group and R 26 represents a lower alkyl group) [Formula 17]
Figure DE112004003061B4_0012
(wherein R represents a hydrogen atom or a methyl group) [Formula 18]
Figure DE112004003061B4_0013
(wherein R represents a hydrogen atom or a methyl group) [Formula 19]
Figure DE112004003061B4_0014
(wherein R represents a hydrogen atom or a methyl group and R 27 represents a lower alkyl group)

Innerhalb der obigen Formeln stellen die Gruppen R21 bis R23 und R26 bis R27 vorzugsweise jeweils eine geradkettige oder verzweigte niedere Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen dar und spezifische Beispiele beinhalten eine Methylgruppe, Ethylgruppe, Propylgruppe, Isopropylgruppe, n-Butylgruppe, Isobutylgruppe, Tertiärbutylgruppe, Pentylgruppe, Isopentylgruppe und Neopentylgruppe. Unter dem Gesichtspunkt der industriellen Erhältlichkeit ist eine Methylgruppe oder eine Ethylgruppe bevorzugt.Within the above formulas, the groups R 21 to R 23 and R 26 to R 27 each preferably represent a straight-chain or branched lower alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and specific examples include a methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group , Tertiary butyl group, pentyl group, isopentyl group and neopentyl group. From the viewpoint of industrial availability, a methyl group or an ethyl group is preferable.

Weiterhin stellt R24 eine tertiäre Alkylgruppe wie z. B. eine Tertiärbutylgruppe oder eine tertiäre Amylgruppe dar, obwohl industriell eine Tertiärbutylgruppe bevorzugt ist. Furthermore, R 24 represents a tertiary alkyl group such as. A tertiary butyl group or a tertiary amyl group, although industrially a tertiary butyl group is preferred.

Als die (a1)-Einheit erzeugen von sämtlichen oben beschriebenen Einheiten die durch die allgemeinen Formeln (I), (II) und (III) dargestellten strukturellen Einheiten Resist-Muster, die besonders überlegene Transparenz, Auflösung und Widerstand gegenüber trockenem Ätzen aufweisen und daher am meisten bevorzugt sind.As the (a1) unit, of all the units described above, the structural units represented by the general formulas (I), (II) and (III) produce resist patterns having particularly superior transparency, resolution and resistance to dry etching, and therefore most preferred.

[(a2)-Einheiten][(A2) units]

Die (a2)-Einheit enthält eine Lacton-Einheit und ist daher für die Verbesserung der Hydrophilie mit der Entwickler-Lösung effektiv.The (a2) unit contains a lactone unit and is therefore effective for improving the hydrophilicity with the developing solution.

Eine (a2)-Einheit der vorliegenden Erfindung kann jede Einheit sein, die eine Lacton-Einheit enthält und mit den anderen strukturellen Einheiten der Komponente (A) copolymerisierbar ist.An (a2) unit of the present invention may be any unit containing a lactone unit and copolymerizable with the other structural units of the component (A).

Beispiele für geeignete monocyclische Lacton-Einheiten beinhalten Gruppen, in denen ein Wasserstoffatom aus dem γ-Butyralactan entfernt worden ist. Weiterhin beinhalten Beispiele für geeignete polycyclische Lacton-Einheiten Gruppen, in denen ein Wasserstoffatom aus einem Lacton enthaltenden Polycycloalkan entfernt worden ist. In der Lacton-Einheit wird der die -O-C(O)-Struktur enthaltende Ring als der erste Ring gezählt. Daher wird der Fall, in dem die einzige Ringstruktur der die -O-C(O)-Struktur enthaltende Ring ist, als eine monocyclische Gruppe bezeichnet und Gruppen, die andere Ringstrukturen enthalten, werden als polycyclische Gruppen bezeichnet, unabhängig von der Struktur der anderen Ringe.Examples of suitable monocyclic lactone units include groups in which a hydrogen atom has been removed from the γ-butyralactan. Further, examples of suitable polycyclic lactone units include groups in which a hydrogen atom has been removed from a lactone-containing polycycloalkane. In the lactone unit, the ring containing the -O-C (O) structure is counted as the first ring. Therefore, the case where the only ring structure is the ring containing the -O-C (O) structure is referred to as a monocyclic group, and groups containing other ring structures are referred to as polycyclic groups, regardless of the structure of the other rings.

Ideale Monomereinheiten für die (a2)-Einheit sind unten in den allgemeinen Formeln [Formel 20] bis [Formel 22] gezeigt. [Formel 20]

Figure DE112004003061B4_0015
(worin R ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe darstellt) [Formel 21]
Figure DE112004003061B4_0016
(worin R ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe darstellt) [Formel 22]
Figure DE112004003061B4_0017
(worin R ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe darstellt)Ideal monomer units for the (a2) unit are shown below in the general formulas [Formula 20] to [Formula 22]. [Formula 20]
Figure DE112004003061B4_0015
(wherein R represents a hydrogen atom or a methyl group) [Formula 21]
Figure DE112004003061B4_0016
(wherein R represents a hydrogen atom or a methyl group) [Formula 22]
Figure DE112004003061B4_0017
(wherein R represents a hydrogen atom or a methyl group)

Von den obigen Einheiten sind im Hinblick auf die industrielle Erhältlichkeit γ-Butyrolactonester von (Meth)Acrylsäure mit einer Esterverknüpfung an dem α-Kohlenstoffatom, wie es in [Formel 22] gezeigt ist, oder Norbornanlactonester, wie die in [Formel 20] und [Formel 21] gezeigten, besonders bevorzugt.Of the above units, in view of industrial availability, γ-butyrolactone esters of (meth) acrylic acid having an ester linkage at the α-carbon atom as shown in [Formula 22] or norbornane lactone esters such as those in [Formula 20] and [ Formula 21] shown, particularly preferred.

[(a3)-Einheiten][(A3) units]

Die (a3)-Einheit ist eine strukturelle Einheit, die von einem (Meth)Acrylatester abgeleitet ist, der eine polycyclische Gruppe mit einer alkoholischen Hydroxylgruppe enthält. Weil die Hydroxylgruppe der eine alkoholische Hydroxylgruppe enthaltenden polycyclischen Gruppe eine polare Gruppe ist, resultiert die Verwendung dieser Einheit in einer erhöhten Hydrophilie für die gesamte Komponente (A2) bezogen auf die Entwicklerlösung und einer Verbesserung in der Löslichkeit der bestrahlten Teile in Alkali. Daher gibt es eine vorteilhafte Verbesserung in der Auflösung, wenn die Komponente (A2) (a3) enthält.The (a3) unit is a structural unit derived from a (meth) acrylate ester containing a polycyclic group having an alcoholic hydroxyl group. Since the hydroxyl group of the polycyclic group containing an alcoholic hydroxyl group is a polar group, the use of this unit results in increased hydrophilicity for the whole component (A2) relative to the developing solution and an improvement in the solubility of the irradiated parts in alkali. Therefore, there is a favorable improvement in resolution when component (A2) contains (a3).

Als die polycyclische Gruppe in der (a3)-Einheit kann jede beliebige polycyclische Gruppe geeignet aus den verschiedenen aliphatischen polycyclischen Gruppen, die in der obigen Beschreibung für die (a1)-Einheit aufgeführt sind, ausgewählt werden.As the polycyclic group in the (a3) unit, any polycyclic group may be suitably selected from the various aliphatic polycyclic groups listed in the above description for the (a1) unit.

Es gibt keine besonderen Einschränkungen hinsichtlich der eine alkoholische Hydroxylgruppe enthaltenden polycyclischen Gruppe in der (a3)-Einheit und beispielsweise kann eine Hydroxylgruppe enthaltende Adamantylgruppe vorteilhaft verwendet werden.There are no particular restrictions on the alcoholic hydroxyl group-containing polycyclic group in the (a3) unit, and, for example, a hydroxyl group-containing adamantyl group can be advantageously used.

Wenn diese eine Hydroxylgruppe enthaltende Adamantylgruppe eine durch die unten gezeigte allgemeine Formel (IV) dargestellte Gruppe ist, verbessert sich zusätzlich die Beständigkeit gegenüber trockenem Ätzen wie auch die Rechtwinkligkeit der Querschnittsform des Musters, die beide erwünscht sind. [Formel 23]

Figure DE112004003061B4_0018
(worin n eine ganze Zahl von 1 bis 3 darstellt) In addition, when this hydroxyl group-containing adamantyl group is a group represented by the general formula (IV) shown below, the resistance to dry etching as well as the perpendicularity of the cross-sectional shape of the pattern, which are both desirable, are improved. [Formula 23]
Figure DE112004003061B4_0018
(wherein n represents an integer of 1 to 3)

Die (a3)-Einheit kann jede Einheit sein, die eine vorgenannte, eine alkoholische Hydroxylgruppe enthaltende polycyclische Gruppe enthält und mit den anderen strukturellen Einheiten der Komponente (A2) copolymerisierbar ist.The (a3) unit may be any unit containing an aforementioned alcoholic hydroxyl group-containing polycyclic group and copolymerizable with the other structural units of the component (A2).

Spezifisch sind die durch die unten gezeigte allgemeine Formel (V) dargestellten strukturellen Einheiten bevorzugt. [Formel 24]

Figure DE112004003061B4_0019
(worin R ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe darstellt)Specifically, the structural units represented by the general formula (V) shown below are preferable. [Formula 24]
Figure DE112004003061B4_0019
(wherein R represents a hydrogen atom or a methyl group)

[(a4)-Einheiten][(A4) units]

In der (a4)-Einheit bedeutet eine polyzyklische Gruppe, die sich „von der durch Säure abspaltbaren, die Auflösung verhindernden Gruppe, der Lacton-Einheit und der eine alkoholische Hydroxylgruppe enthaltenden polycyclischen Gruppe unterscheidet”, das in der Komponente (A2) die polycyclische Gruppe der (a4)-Einheit eine polycyclische Gruppe ist, welche die in Säure abspaltbare, die Auflösung verhindernde Gruppe der (a1)-Einheit, die Lacton-Einheit der (a2)-Einheit oder die eine alkoholische Hydroxylgruppe enthaltende polycyclische Gruppe der (a3)-Einheit enthält, nicht vervielfältigt und bedeutet auch, dass die (a4)-Einheit die in Säure abspaltbare, die Auflösung verhindernde Gruppe der (a1)-Einheit, die Lacton-Einheit der (a2)-Einheit oder die eine alkoholische Hydroxylgruppe enthaltende polycyclische Gruppe der (a3)-Einheit, welche die Komponente (A2) darstellen, nicht unterstützt.In the (a4) unit, a polycyclic group "other than the acid-cleavable dissolution-preventing group, the lactone unit and the polyhydric alcohol group-containing polycyclic group" means the polycyclic one in the component (A2) Group of (a4) unit is a polycyclic group which the acid-cleavable, the dissolution-preventing group of the (a1) unit, the lactone unit of the (a2) unit or the alcoholic hydroxyl group-containing polycyclic group of (a3 ) Unit, not duplicated, and also means that the (a4) unit contains the acid dissociable, dissolution inhibiting group of the (a1) unit, the lactone unit of the (a2) unit or the alcoholic hydroxyl group-containing group Polycyclic group of the (a3) unit, which represent the component (A2), not supported.

Es gibt keine besonderen Einschränkungen hinsichtlich der polycyclischen Gruppe der (a4)-Einheit, vorausgesetzt dass sie so ausgewählt ist, dass sie nicht irgendeine der in den Einheiten (a1) bis (a3) einer einzelnen Komponente (A2) verwendeten strukturellen Einheiten vervielfältigt. Beispielsweise können als die polycyclische Gruppe in der (a4)-Einheit die gleichen aliphatischen polycyclischen Gruppen, die in der obigen Beschreibung für die (a1)-Einheit aufgelistet sind, verwendet werden, und irgendeines aus der Vielzahl von Materialien, die herkömmlich für ArF-Positivresist-Materialien benutzt werden, kann verwendet werden.There are no particular restrictions on the polycyclic group of the (a4) unit provided that it is selected so as not to duplicate any of the structural units used in units (a1) to (a3) of a single component (A2). For example, as the polycyclic group in the (a4) unit, the same aliphatic polycyclic groups as described in the above Description of the (a1) unit can be used, and any of the variety of materials conventionally used for ArF positive resist materials can be used.

Unter dem Gesichtspunkt der industriellen Erhältlichkeit sind eine oder mehrere Gruppen, die ausgewählt sind unter Tricyclodekanyl, Adamantylgruppen und Tetracyclododekanylgruppen bevorzugt.From the viewpoint of industrial availability, one or more groups selected from tricyclodecanyl, adamantyl groups and tetracyclododecanyl groups are preferable.

Die (a4)-Einheit kann jede Einheit sein, die eine vorgenannte polycyclische Gruppe enthält und mit den anderen strukturellen Einheiten der Komponente (A) copolymerisierbar ist.The (a4) unit may be any unit containing an aforementioned polycyclic group and copolymerizable with the other structural units of the component (A).

Bevorzugte Beispiele von (a4) sind unten in [Formel 25] bis [Formel 27] gezeigt. [Formel 25]

Figure DE112004003061B4_0020
(worin R ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe darstellt) [Formel 26]
Figure DE112004003061B4_0021
(worin R ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe darstellt) [Formel 27]
Figure DE112004003061B4_0022
(worin R ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe darstellt) Preferred examples of (a4) are shown below in [Formula 25] to [Formula 27]. [Formula 25]
Figure DE112004003061B4_0020
(wherein R represents a hydrogen atom or a methyl group) [Formula 26]
Figure DE112004003061B4_0021
(wherein R represents a hydrogen atom or a methyl group) [Formula 27]
Figure DE112004003061B4_0022
(wherein R represents a hydrogen atom or a methyl group)

In einer Positivresist-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung zeigen Zusammensetzungen der Komponente (A2), in denen die (a1)-Einheit 20 bis 60 mol% und vorzugsweise von 30 bis 50 mol% ausmacht, bezogen auf die vereinigte gesamte Menge sämtlicher struktureller Einheiten der Komponente (A2), eine ausgezeichnete Auflösung und sind daher bevorzugt.In a positive resist composition of the present invention, compositions of component (A2) in which the (a1) unit is 20 to 60 mol%, and preferably 30 to 50 mol% based on the combined total amount of all the structural units of the component (A2), an excellent resolution and are therefore preferred.

Weiterhin zeigen Zusammensetzungen, in denen die (a2)-Einheit 20 bis 60 mol% und vorzugsweise von 30 bis 50 mol% der Gesamtheit sämtlicher strukturellen Einheiten der Komponente (A2) ausmacht, eine ausgezeichnete Auflösung und sind daher bevorzugt.Further, compositions in which the (a2) unit constitutes 20 to 60% by mol, and preferably 30 to 50% by mol of the total of all the structural units of the component (A2) are excellent in resolution and are therefore preferred.

Weiterhin zeigen in den Fällen, in denen die (a3)-Einheit verwendet wird, Zusammensetzungen, in denen die (a3)-Einheit 5 bis 50 mol% und vorzugsweise von 10 bis 40 mol% der Gesamtheit aller strukturellen Einheiten der Komponente (A2) ausmacht, eine ausgezeichnete Gestalt des Resist-Musters und sind daher bevorzugt.Furthermore, in cases where the (a3) unit is used, compositions in which the (a3) unit contains from 5 to 50 mol% and preferably from 10 to 40 mol% of the total of all structural units of component (A2) an excellent shape of the resist pattern and are therefore preferred.

In den Fällen, in denen die (a4)-Einheit verwendet wird, bieten Zusammensetzungen, in denen die (a4)-Einheit 1 bis 30 mol% und vorzugsweise von 5 bis 20 mol% der Gesamtheit aller strukturellen Einheiten der Komponente (A2) ausmacht, eine überlegene Auflösung für isolierte Muster bis hin zu halbdichten Mustern und sind daher bevorzugt.In cases where the (a4) unit is used, compositions in which the (a4) unit constitutes 1 to 30 mol%, and preferably 5 to 20 mol% of the total of all the structural units of the component (A2) , a superior resolution for isolated patterns to semi-dense patterns, and are therefore preferred.

Die (a1)-Einheit kann geeignet mit mindestens einer Einheit kombiniert werden, die ausgewählt ist aus den (a2)-, (a3)- und (a4)-Einheiten, in Übereinstimmung mit den gewünschten Charakteristika, und ein tertiäres Polymer, das eine (a1)-Einheit zusammen mit (a2)- und (a3)-Einheiten enthält, ist besonders bevorzugt, da es eine ausgezeichnete Form des Resist-Musters, Bandbreite für die Bestrahlung, Hitzebeständigkeit und Auflösung zeigt. In einem solchen Polymer betragen die jeweiligen Anteile von jeder der strukturellen Einheiten (a1) bis (a3) vorzugsweise von 20 bis 60 mol% für (a1), von 20 bis 60 mol% für (a2) und von 5 bis 50 mol% für (a3).The (a1) unit may be suitably combined with at least one unit selected from the (a2), (a3) and (a4) units in accordance with the desired characteristics, and a tertiary polymer containing a (a1) unit together with (a2) and (a3) units is particularly preferable because it shows an excellent shape of the resist pattern, irradiation spectrum, heat resistance and resolution. In such a polymer, the respective proportions of each of the structural units (a1) to (a3) are preferably from 20 to 60 mol% for (a1), from 20 to 60 mol% for (a2), and from 5 to 50 mol% for (a3).

Weiterhin gibt es keine besonderen Beschränkungen im Hinblick auf das gewichtsmittlere Molekulargewicht der Komponente (A2) in der vorliegenden Erfindung, obwohl die Werte üblicherweise innerhalb eines Bereiches von 5.000 bis 30.000 und bevorzugt von 8.000 bis 20.000 liegen. Wenn das Molekulargewicht oberhalb dieses Bereiches liegt, dann verschlechtert sich die Löslichkeit der Komponente im Resist-Lösungsmittel, wohingegen bei einem zu kleinen Molekulargewicht die Gefahr einer Verschlechterung des Widerstands gegenüber trockenem Ätzen und der Form des Querschnitts des Resist-Musters besteht.Further, there are no particular limitations on the weight-average molecular weight of the component (A2) in the present invention, although the values are usually within a range of 5,000 to 30,000, and preferably 8,000 to 20,000. If the molecular weight is higher than this range, the solubility of the component in the resist solvent deteriorates, whereas if the molecular weight is too small, there is a fear of deterioration of the resistance to dry etching and the shape of the cross section of the resist pattern.

Die Harz-Komponente (A2) in der vorliegenden Erfindung kann leicht durch eine herkömmliche radikalische Polymerisation des Monomeren, das einer (a1)-Einheit entspricht, und falls erforderlich Monomeren, die den (a2)-, (a3)- und (a4)-Einheiten entsprechen, hergestellt werden, wobei ein Initiator für die radikalische Polymerisation wie z. B. Azobisisobutyronitril (AIBN) verwendet wird.The resin component (A2) in the present invention can be easily obtained by a conventional radical polymerization of the monomer corresponding to (a1) unit and, if necessary, monomers containing the (a2), (a3) and (a4) Units, wherein an initiator for the radical polymerization such. B. azobisisobutyronitrile (AIBN) is used.

– Komponente (B)Component (B)

Als die Komponente (B) kann eine Verbindung aus bekannten Materialien geeignet ausgewählt werden, die als Säureerzeuger in herkömmlichen, chemisch verstärkten Resists verwendet werden.As the component (B), a compound of known materials which are used as acid generators in conventional chemically amplified resists can be suitably selected.

Beispiele für geeignete Verbindungen für die Komponente (B) beinhalten Oniumsalze wie z. B. Diphenyliodoniumtrifluormethansulfonat, (4-Methoxyphenyl)phenyliodoniumtrifluormethansulfonat, Bis(p-tert.-butylphenyl)iodoniumtrifluormethansulfonat, Triphenylsulfoniumtrifluormethansulfonat, (4-Methoxyphenyl)diphenylsulfoniumtrifluormethansulfonat, (4-Methylphenyl)diphenylsulfoniumnonafluorbutansulfonat, (p-tert.-Butylphenyl)diphenylsulfoniumtrifluormethansulfonat, Diphenyliodoniumnonafluorbutansulfonat, Bis(p-tert.-butylphenyl)iodoniumnonafluorbutansulfonat, Triphenylsulfoniumnonafluorbutansulfonat, (4-(Trifluormethylphenyl)diphenylsulfoniumtrifluormethansulfonat, (4-Trifluormethylphenyl)diphenylsulfoniumnonafluorbutansulfonat und Tri(p-tert.-butylphenyl)sulfoniumtrifluormethansulfonat. Examples of suitable compounds for component (B) include onium salts such as e.g. As diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, (4-methoxyphenyl) phenyliodonium trifluoromethanesulfonate, bis (p-tert-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, (4-methoxyphenyl) diphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, (4-methylphenyl) diphenylsulfoniumnonafluorbutansulfonat, (p-tert-butylphenyl) diphenylsulfonium, Diphenyliodoniumnonafluorbutansulfonat, Bis (p-tert-butylphenyl) iodonium nonafluorobutanesulfonate, triphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonate, (4- (trifluoromethylphenyl) diphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, (4-trifluoromethylphenyl) diphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonate, and tri (p-tert-butylphenyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate.

Von diesen Oniumsalzen sind Triphenylsulfonium-Salze widerstandsfähig gegenüber Zersetzung und werden wahrscheinlich keine organischen Gase erzeugen. Daher sind sie bevorzugt. Die Menge an Triphenylsulfonium-Salzen bezogen auf die gesamte Menge der Komponente (B) liegt vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 50 bis 100 mol% und noch mehr bevorzugt von 70 bis 100 mol% und beträgt am meisten bevorzugt 100 mol%.Of these onium salts, triphenylsulfonium salts are resistant to decomposition and are unlikely to produce organic gases. Therefore, they are preferred. The amount of triphenylsulfonium salts based on the total amount of the component (B) is preferably within a range of 50 to 100 mol%, and more preferably 70 to 100 mol%, and most preferably 100 mol%.

Von den obigen Onium-Salzen können Iodoniumsalze Anlass zur Bildung von organischen Gasen geben, die Jod enthalten.Of the above onium salts, iodonium salts may give rise to the formation of organic gases containing iodine.

Weiterhin liefern von den Triphenylsulfonium-Salzen Triphenylsulfonium-Salze, die durch die unten angegebene allgemeine Formel [16] dargestellt werden, die als Anion ein Perfluoralkylsulfonat-Ion enthalten, verbesserte Niveaus an Empfindlichkeit und sind daher bevorzugt. [Formel 28]

Figure DE112004003061B4_0023
[worin R11, R12 und R13 jeweils unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom, eine niedere Alkylgruppe mit 1 bis 8 und vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder ein Halogenatom wie zum Beispiel ein Chlor-, Fluor- oder Bromatom darstellen; und p eine ganze Zahl von 1 bis 12 und vorzugsweise von 1 bis 8 und noch mehr bevorzugt von 1 bis 4 darstellt]Further, of the triphenylsulfonium salts, triphenylsulfonium salts represented by the general formula [16] given below containing a perfluoroalkylsulfonate ion as an anion provide improved levels of sensitivity and are therefore preferred. [Formula 28]
Figure DE112004003061B4_0023
[wherein R 11 , R 12 and R 13 each independently represent a hydrogen atom, a lower alkyl group having 1 to 8 and preferably 1 to 4 carbon atoms, or a halogen atom such as a chlorine, fluorine or bromine atom; and p represents an integer of from 1 to 12, and preferably from 1 to 8, and more preferably from 1 to 4]

Die Komponente (B) kann entweder allein oder als Kombination von zwei oder mehr verschiedenen Verbindungen verwendet werden.The component (B) can be used either alone or as a combination of two or more different compounds.

Die verwendete Menge an Komponente (B) liegt üblicherweise innerhalb eines Bereiches von 0,5 bis 30 Gewichtsteilen und vorzugsweise von 1 bis 10 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Komponente (A). Bei Mengen von weniger als 0,5 Gewichtsteilen geschieht die Bildung des Musters nicht zufrieden stellend, wohingegen bei einer Menge von über 30 Gewichtsteilen die Erzielung einer gleichförmigen Lösung schwierig wird und es die Gefahr einer Verschlechterung in der Lagerungsstabilität gibt.The amount of component (B) used is usually within a range of 0.5 to 30 parts by weight, and preferably 1 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of component (A). At amounts of less than 0.5 part by weight, the formation of the pattern does not satisfactorily occur, whereas if it exceeds 30 parts by weight, it becomes difficult to obtain a uniform solution and there is a fear of deterioration in storage stability.

Eine besonders bevorzugt verwendete Positivresist-Zusammensetzung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann durch Auflösung der Komponente (A) und der Komponente (B) zusammen mit beliebigen der unten beschriebenen optionalen Komponenten in einem organischen Lösungsmittel hergestellt werden.A particularly preferred positive resist composition according to one embodiment of the present invention can be prepared by dissolving component (A) and component (B) together with any of the optional components described below in an organic solvent.

Das organische Lösungsmittel kann irgendein Lösungsmittel sein, das in der Lage ist, die Komponente (A) und die Komponente (B) aufzulösen, um eine gleichförmige Lösung herzustellen, und eines oder mehrere Lösungsmittel, die aus bekannten Materialien, wie sie als Lösungsmittel für übliche chemisch verstärkte Resists verwendet werden, ausgewählt sind, können verwendet werden.The organic solvent may be any solvent capable of dissolving component (A) and component (B) to produce a uniform solution and one or more solvents selected from known materials such as those used as solvents chemically amplified resists used may be used.

In einer erfindungsgemäß verwendeten Photoresist-Zusammensetzung reicht die Menge der organischen Lösungsmittelkomponente im Allgemeinen aus, um eine Konzentration der festen Fraktion innerhalb der Resist-Zusammensetzung von 3 bis 30 Gewichtsprozent zu erzeugen, wobei der tatsächliche Wert in Übereinstimmung mit der Dicke des Resist-Filmes eingestellt wird. In a photoresist composition used in the present invention, the amount of the organic solvent component is generally sufficient to produce a concentration of the solid fraction within the resist composition of 3 to 30% by weight, the actual value being adjusted in accordance with the thickness of the resist film becomes.

Spezifische Beispiele für das Lösungsmittel beinhalten Ketone wie z. B. Aceton, Methylethylketon, Cyclohexanon, Methylisoamylketon und 2-Heptanon; mehrwertige Alkohole und Derivate hiervon wie z. B. Ethylenglykol, Ethylenglycolmonoacetat, Diethylenglykol, Diethylenglycolmonoacetat, Propylenglykol, Propylenglycolmonoacetat, Dipropylenglykol oder die Monomethylether, Monoethylether, Monopropylether, Monobutylether oder Monophenylether von Dipropylenglycolmonoacetat; cyclische Äther wie z. B. Dioxan; und Ester wie z. B. Methyllactat, Ethyllactat, Methylacetat, Ethylacetat, Butylacetat, Methylpyruvat, Ethylpyruvat, Methylmethoxypropionat und Ethylethoxypropionat. Diese organischen Lösungsmittel können allein oder als gemischtes Lösungsmittel von zwei oder mehr unterschiedlichen Lösungsmitteln verwendet werden.Specific examples of the solvent include ketones such as. Acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl isoamyl ketone and 2-heptanone; polyhydric alcohols and derivatives thereof, such as. Ethylene glycol, ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol, diethylene glycol monoacetate, propylene glycol, propylene glycol monoacetate, dipropylene glycol or the monomethyl ether, monoethyl ether, monopropyl ether, monobutyl ether or monophenyl ether of dipropylene glycol monoacetate; cyclic ethers such as For example dioxane; and esters such. Methyl lactate, ethyl lactate, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methyl methoxypropionate and ethylethoxypropionate. These organic solvents may be used alone or as a mixed solvent of two or more different solvents.

Weiterhin kann in einer Positivresist-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung zur Verbesserung der Form des Resist-Musters und der Stabilität des latenten Bildes nach der Bestrahlung, das durch die musterartige („pattern-wise”) Bestrahlung der Resist-Schicht gebildet wurde, auch ein bekanntes Amin und vorzugsweise ein sekundäres niederes aliphatisches Amin oder tertiäres niederes aliphatisches Amin oder eine organische Säure wie z. B. eine organische Carbonsäure oder eine Phosphoroxosäure oder ein Derivat hiervon als ein Quencher hinzugefügt werden.Further, in a positive resist composition of the present invention for improving the shape of the resist pattern and the latent image stability after the irradiation formed by the pattern-wise irradiation of the resist layer, a well-known one may also be used Amine and preferably a secondary lower aliphatic amine or tertiary lower aliphatic amine or an organic acid such. For example, an organic carboxylic acid or a phosphorus oxo acid or a derivative thereof may be added as a quencher.

Hier bedeutet ein niederes aliphatisches Amin ein Alkyl- oder Alkylalkoholamin mit nicht mehr als 5 Kohlenstoffatomen und Beispiele für diese sekundären und tertiären Amine beinhalten Trimethylamin, Diethylamin, Triethylamin, Di-n-propylamin, Tri-n-propylamin, Tripentylamin, Diethanolamin und Triethanolamin, und Alkanolamine wie z. B. Triethanolamin sind besonders bevorzugt. Diese können entweder allein oder als Kombination von zwei oder mehr verschiedenen Verbindungen verwendet werden. Diese Amine werden im Allgemeinen in einer Menge von 0,01 bis 2,0 Gewichtsprozent, bezogen auf die Menge der Komponente (A), hinzugefügt. Als die organische Carbonsäure sind Malonsäure, Zitronensäure, Hydroxybernsteinsäure, Bernsteinsäure, Benzoesäure und Salicylsäure ideal.Here, a lower aliphatic amine means an alkyl or alkyl alcohol amine having not more than 5 carbon atoms, and examples of these secondary and tertiary amines include trimethylamine, diethylamine, triethylamine, di-n-propylamine, tri-n-propylamine, tripentylamine, diethanolamine and triethanolamine. and alkanolamines such. B. triethanolamine are particularly preferred. These can be used either alone or as a combination of two or more different compounds. These amines are generally added in an amount of 0.01 to 2.0% by weight based on the amount of the component (A). As the organic carboxylic acid, malonic acid, citric acid, malic acid, succinic acid, benzoic acid and salicylic acid are ideal.

Beispiele von geeigneten Phosphoroxosäuren oder Derivaten hiervon beinhalten Phosphorsäure oder Derivate hiervon wie z. B. Ester, einschließlich Phosphorsäure, Di-n-butylphosphat und Diphenylphosphat; Phosphonsäure oder Derivate hiervon wie z. B. Ester, einschließlich Phosphonsäure, Dimethylphosphonat, Di-n-butylphosphonat, Phenylphosphonsäure, Diphenylphosphonat und Dibenzylphosphonat; und Phosphinsäure oder Derivate hiervon wie z. B. Ester, einschließlich Phosphinsäure und Phenylphosphinsäure und unter diesen ist Phosphonsäure besonders bevorzugt.Examples of suitable phosphorus oxo acids or derivatives thereof include phosphoric acid or derivatives thereof, such as e.g. Esters, including phosphoric acid, di-n-butyl phosphate and diphenyl phosphate; Phosphonic acid or derivatives thereof such. Esters, including phosphonic acid, dimethyl phosphonate, di-n-butyl phosphonate, phenyl phosphonic acid, diphenyl phosphonate and dibenzyl phosphonate; and phosphinic acid or derivatives thereof such. As esters, including phosphinic acid and phenylphosphinic acid and among these phosphonic acid is particularly preferred.

Die organische Säure wird üblicherweise in einer Menge innerhalb eines Bereiches von 0,01 bis 5,0 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Komponente (A), verwendet. Diese Säuren können entweder alleine oder als Kombination von zwei oder mehr verschiedenen Verbindungen verwendet werden. Diese organischen Säuren werden vorzugsweise in einer Menge verwendet, die nicht mehr als einem äquimolaren Verhältnis mit den obigen Aminen entspricht.The organic acid is usually used in an amount within a range of 0.01 to 5.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the component (A). These acids can be used either alone or as a combination of two or more different compounds. These organic acids are preferably used in an amount corresponding to not more than an equimolar ratio with the above amines.

Andere mischbare Additive können ebenfalls zu einer Positivresist-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung in Abhängigkeit von der Notwendigkeit hinzugefügt werden, einschließlich Additiv-Harzen zur Verbesserung der Eigenschaften des Resist-Filmes, oberflächenaktiven Mitteln zur Verbesserung der Leichtigkeit der Aufbringung, Inhibitoren für die Auflösung, Weichmachern, Stabilisatoren, Farbmitteln und die Halobildung verhindernden Agenzien.Other miscible additives may also be added to a positive resist composition of the present invention depending on necessity, including additive resins for improving the properties of the resist film, surface-active agents for improving easiness of application, inhibitors for dissolution, plasticizers, Stabilizers, colorants and halation preventing agents.

Indem eine Positivresist-Zusammensetzung mit der oben beschriebenen Art von Struktur verwendet wird, kann das Entgasen nach der Bestrahlung zum Zeitpunkt der Bildung des Resist-Musters verringert werden. Weiterhin weist die Zusammensetzung auch eine ausgezeichnete Transparenz gegenüber hochenergetischem Licht von nicht mehr als 200 nm und Elektronenstrahlen auf und stellt ein hohes Niveau der Auflösung bereit.By using a positive resist composition having the above-described kind of structure, the degassing after the irradiation at the time of forming the resist pattern can be reduced. Furthermore, the composition also has excellent transparency to high-energy light of not more than 200 nm and electron beams, and provides a high level of resolution.

<<Resist-Laminat>><< resist laminate >>

Ein Resist-Laminat, das gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten werden kann, beinhaltet eine untere Resist-Schicht, die in der Alkali-Entwickler-Lösung unlöslich ist, aber in der Trockene geätzt werden kann, und eine obere Resist-Schicht, die aus einer Positivresist-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung gebildet ist, die auf die Oberfläche eines Trägers laminiert ist.A resist laminate which can be obtained according to the present invention includes a lower resist layer which is insoluble in the alkali developing solution but can be etched dry, and an upper resist layer formed of a positive resist composition of the present invention laminated on the surface of a support.

Als der Träger können herkömmliche Materialien ohne irgendwelche besonderen Einschränkungen verwendet werden und geeignete Beispiele beinhalten Substrate für elektronische Komponenten wie auch Substrate, auf denen ein vorbestimmtes Verdrahtungsmuster bereits gebildet worden ist.As the support, conventional materials may be used without any particular limitations, and suitable examples include substrates for electronic components as well as substrates on which a predetermined wiring pattern has already been formed.

Spezifische Beispiele für geeignete Substrate beinhalten Substrate auf Basis von Metallen wie z. B. Silizium-Wafer, Kupfer, Chrom, Eisen und Aluminium wie auch Glas-Substrate.Specific examples of suitable substrates include substrates based on metals such. As silicon wafers, copper, chromium, iron and aluminum as well as glass substrates.

Geeignete Materialien für das Verdrahtungsmuster beinhalten Kupfer, Aluminium, Nickel und Gold.Suitable materials for the wiring pattern include copper, aluminum, nickel and gold.

Die untere Resist-Schicht ist ein organischer Film, der in der Alkali-Entwickler-Lösung, die für die Entwicklung nach der Bestrahlung verwendet wird, unlöslich ist, aber durch herkömmliches trockenes Ätzen geätzt werden kann.The lower resist layer is an organic film which is insoluble in the alkali developing solution used for development after irradiation but can be etched by conventional dry etching.

Mit diesem Typ der unteren Resistschicht werden zunächst übliche Photolithographie-Techniken verwendet, um nur die obere Resist-Schicht zu bestrahlen und dann mit Alkali zu entwickeln, wobei ein Resist-Muster gebildet wird. Indem dann dieses Resist-Muster als eine Maske verwendet wird, um das Ätzen der unteren Resist-Schicht durchzuführen, wird das Resist-Muster der oberen Resist-Schicht auf die untere Resist-Schicht übertragen. Als Ergebnis kann ein Resist-Muster mit einem hohen Aspektverhältnis gebildet werden, ohne dass das Resist-Muster einen Zusammenbruch des Musters erleidet.With this type of lower resist layer, conventional photolithography techniques are used first to irradiate only the upper resist layer and then to develop with alkali to form a resist pattern. By then using this resist pattern as a mask to perform the etching of the lower resist layer, the resist pattern of the upper resist layer is transferred to the lower resist layer. As a result, a resist pattern having a high aspect ratio can be formed without causing the resist pattern to collapse the pattern.

Das Resist-Material zur Bildung der unteren Resist-Schicht, obwohl es als Resist bezeichnet wird, erfordert nicht die für die obere Resist-Schicht erforderliche Lichtempfindlichkeit und kann die Art von Material verwenden, die üblicherweise als Basismaterial bei der Herstellung von Halbleiterelementen und Flüssigkristall-Anzeigeelementen verwendet wird.The resist material for forming the lower resist layer, though referred to as a resist, does not require the photosensitivity required for the upper resist layer and may use the kind of material conventionally used as a base material in the production of semiconductor elements and liquid crystal devices. Display elements is used.

Weil das Resist-Muster der oberen Resist-Schicht auf die untere Resist-Schicht übertragen werden muss, sollte weiterhin die untere Resist-Schicht vorzugsweise aus einem Material gebildet sein, dass durch Sauerstoffplasma-Ätzen geätzt werden kann.Further, since the resist pattern of the upper resist layer has to be transferred to the lower resist layer, the lower resist layer should preferably be formed of a material that can be etched by oxygen plasma etching.

Als dieses Material sind Materialien, die mindestens ein Harz enthalten, das ausgewählt ist aus einer Gruppe, die aus Novolak-Harzen, Acryl-Harzen und löslichen Polyimiden als die primäre Komponente besteht, bevorzugt, da diese bereitwillig durch eine Sauerstoffplasma-Behandlung geätzt werden können und auch eine gute Widerstandsfähigkeit gegenüber Gasen auf der Basis von Fluorkohlenstoff aufweisen, die in folgenden Verfahren für Aufgaben wie z. B. das Ätzen des Silizium-Substrates verwendet werden.As this material, materials containing at least one resin selected from a group consisting of novolak resins, acrylic resins and soluble polyimides as the primary component are preferable because they can be readily etched by an oxygen plasma treatment and also have a good resistance to fluorocarbon based gases, which can be used in the following processes for tasks such. B. the etching of the silicon substrate can be used.

Von diesen Materialien sind Novolak-Harze und Acryl-Harze, die eine alicyklische Region oder einen aromatischen Ring in einer Seitenkette enthalten, billig, werden weithin verwendet und zeigen einen ausgezeichneten Widerstand gegenüber dem trockenen Ätzen in nachfolgenden Verfahren und sind daher bevorzugt.Of these materials, novolak resins and acrylic resins containing an alicyclic region or an aromatic ring in a side chain are inexpensive, widely used, and exhibit excellent resistance to dry etching in subsequent processes, and are therefore preferred.

Als das Novolak-Harz können beliebige Harze, die üblicherweise in Positiv-Resist-Zusammensetzungen verwendet werden, verwendet werden und Positivresists für Bestrahlung mit i-Linien oder g-Linien, die als primäre Komponente ein Novolak-Harz enthalten, können ebenfalls benutzt werden.As the novolak resin, any resins conventionally used in positive resist compositions can be used, and positive resists for i-line irradiation or g-lines containing a novolak resin as the primary component can also be used.

Ein Novolak-Harz ist ein Harz, das durch eine Additionskondensation zwischen einer aromatischen Verbindung, die eine phenolische Hydroxylgruppe enthält (im Folgenden einfach als ein Phenol bezeichnet), und einem Aldehyd in der Gegenwart eines sauren Katalysators erhalten wurde.A novolak resin is a resin obtained by an addition condensation between an aromatic compound containing a phenolic hydroxyl group (hereinafter simply referred to as a phenol) and an aldehyde in the presence of an acidic catalyst.

Beispiele für das benutzte Phenol beinhalten Phenol, o-Kresol, m-Kresol, p-Kresol, o-Ethylphenol, m-Ethylphenol, p-Ethylphenol, o-Butylphenol, m-Butylphenol, p-Butylphenol, 2,3-Xylenol, 2,4-Xylenol, 2,5-Xylenol, 2,6-Xylenol, 3,4-Xylenol, 3,5-Xylenol, 2,3,5-Trimethylphenol, 3,4,5-Trimethylphenol, p-Phenylphenol, Resorcinol, Hydrochinon, Hydrochinonmonomethyläther, Pyrogallol, Fluoroglucinol, Hydroxydiphenyl, Bisphenol A, Gallussäure, Gallussäure-Ester, α-Naphthol und β-Naphthol.Examples of the phenol used include phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, o-ethylphenol, m-ethylphenol, p-ethylphenol, o-butylphenol, m-butylphenol, p-butylphenol, 2,3-xylenol, 2,4-xylenol, 2,5-xylenol, 2,6-xylenol, 3,4-xylenol, 3,5-xylenol, 2,3,5-trimethylphenol, 3,4,5-trimethylphenol, p-phenylphenol, Resorcinol, hydroquinone, hydroquinone monomethyl ether, pyrogallol, fluoroglucinol, hydroxydiphenyl, bisphenol A, gallic acid, gallic acid esters, α-naphthol and β-naphthol.

Weiterhin beinhalten Beispiele für das Aldehyd Formaldehyd, Furfural, Benzaldehyd, Nitrobenzaldehyd und Acetaldehyd.Further, examples of the aldehyde include formaldehyde, furfural, benzaldehyde, nitrobenzaldehyde and acetaldehyde.

Es gibt keine besonderen Einschränkungen hinsichtlich des in der Additionskondensationsreaktion verwendeten Katalysators und geeignete saure Katalysatoren beinhalten Salzsäure, Salpetersäure, Schwefelsäure, Ameisensäure, Oxalsäure und Essigsäure. There are no particular restrictions on the catalyst used in the addition condensation reaction, and suitable acid catalysts include hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, formic acid, oxalic acid and acetic acid.

Das gewichtsmittlere Molekulargewicht des Novolak-Harzes liegt üblicherweise innerhalb eines Bereiches von 3.000 bis 10.000 und vorzugsweise von 6.000 bis 9.000 und am meisten bevorzugt von 7.000 bis 8.000. Wenn das gewichtsmittlere Molekulargewicht weniger als 3.000 beträgt, neigt das Harz dazu, die Widerstandsfähigkeit gegenüber der Alkali-Entwickler-Lösung zu verlieren. Wenn das gewichtsmittlere Molekulargewicht dagegen 10.000 überschreitet, wird es schwieriger, das Harz trocken zu ätzen, was unerwünscht ist.The weight-average molecular weight of the novolak resin is usually within a range of from 3,000 to 10,000, and preferably from 6,000 to 9,000, and most preferably from 7,000 to 8,000. When the weight-average molecular weight is less than 3,000, the resin tends to lose the resistance to the alkali-developing solution. On the other hand, if the weight-average molecular weight exceeds 10,000, it becomes more difficult to dry-etch the resin, which is undesirable.

Novolak-Harze zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung können kommerziell erhältliche Harze benutzen.Novolac resins for use in the present invention may use commercially available resins.

Als das acrylische Harz können beliebige der üblicherweise in Positivresist-Zusammensetzungen verwendeten Harze verwendet werden, und geeignete Beispiele beinhalten Acryl-Harze, die eine strukturelle Einheit enthalten, die von einer polymerisierbaren Verbindung mit einer Etherverknüpfung abgeleitet ist, und eine strukturelle Einheit, die von einer polymerisierbaren Verbindung, die eine Carboxylgruppe enthält, abgeleitet ist.As the acrylic resin, any of the resins conventionally used in positive resist compositions may be used, and suitable examples include acrylic resins containing a structural unit derived from a polymerizable compound having an ether linkage and a structural unit derived from a polymerizable compound containing a carboxyl group is derived.

Beispiele für die polymerisierbare Verbindung, die eine Etherverknüpfung enthält, beinhalten (Meth)Acrylsäure-Derivate, die sowohl eine Etherverknüpfung und eine Esterverknüpfung enthalten wie z. B. 2-Methoxyethyl(meth)acrylat, Methoxytriethylenglykol(meth)acrylat, 3-Methoxybutyl(meth)acrylat, Ethylcarbitol(meth)acrylat, Phenoxypolyethylenglykol(meth)acrylat, Methoxypolypropylenglykol(meth)acrylat und Tetrahydrofurfuryl(meth)acrylat. Diese Verbindungen können entweder allein oder als Kombination von zwei oder mehr unterschiedlichen Verbindungen verwendet werden.Examples of the polymerizable compound containing an ether linkage include (meth) acrylic acid derivatives containing both an ether linkage and an ester linkage, such as, for example, the like. For example, 2-methoxyethyl (meth) acrylate, methoxytriethylene glycol (meth) acrylate, 3-methoxybutyl (meth) acrylate, ethylcarbitol (meth) acrylate, phenoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, methoxypolypropylene glycol (meth) acrylate and tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate. These compounds can be used either alone or as a combination of two or more different compounds.

Beispiele für die polymerisierbare Verbindung, die eine Carboxylgruppe enthält, beinhalten Monocarbonsäuren wie z. B. Acrylsäure, Methacrylsäure und Crotonsäure; Dicarbonsäuren wie z. B. Maleinsäure, Fumarsäure und Itaconsäure; und Verbindungen, die sowohl eine Carboxylgruppe wie auch eine Esterverknüpfung enthalten, wie z. B. 2-Methacryloyloxyethyl-bernsteinsäure, 2-Methacryloyloxyethylmaleinsäure, 2-Methacryloyloxyethylphthalsäure und 2-Methacryloyloxyethylhexahydrophthalsäure, obwohl von diesen Acrylsäure und Methacrylsäure bevorzugt sind. Diese Verbindungen können entweder alleine oder als Kombination von zwei oder mehr unterschiedlichen Verbindungen verwendet werden.Examples of the polymerizable compound containing a carboxyl group include monocarboxylic acids such as e.g. Acrylic acid, methacrylic acid and crotonic acid; Dicarboxylic acids such. Maleic acid, fumaric acid and itaconic acid; and compounds containing both a carboxyl group and an ester linkage, such as e.g. 2-methacryloyloxyethylsuccinic acid, 2-methacryloyloxyethylmaleic acid, 2-methacryloyloxyethylphthalic acid and 2-methacryloyloxyethylhexahydrophthalic acid, though preferred of these are acrylic acid and methacrylic acid. These compounds can be used either alone or as a combination of two or more different compounds.

Das lösliche Polyimid bezieht sich auf Polyimide, die in dem Typ der oben beschriebenen organischen Lösungsmittel in flüssige Form übergeführt werden können.The soluble polyimide refers to polyimides that can be converted to liquid form in the type of organic solvents described above.

In einem Resist-Laminat der vorliegenden Erfindung beträgt unter geeigneter Berücksichtigung der idealen Balance zwischen dem erwünschten Aspektverhältnis und dem Durchsatz, die durch die für das trockene Ätzen der unteren Resist-Schicht erforderliche Zeit beeinflusst wird, die kombinierte Dicke der oberen Resist-Schicht und der unteren Resist-Schicht vorzugsweise insgesamt nicht mehr als 15 um und beträgt vorzugsweise von 0,1 bis 5 μm.In a resist laminate of the present invention, considering the ideal balance between the desired aspect ratio and the throughput, which is affected by the time required for the dry etching of the lower resist layer, the combined thickness of the upper resist layer and the The lower resist layer is preferably not more than 15 μm in total and is preferably from 0.1 to 5 μm.

Die Dicke der oberen Resist-Schicht liegt vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 50 nm bis 1 μm und noch mehr bevorzugt von 70 bis 250 nm.The thickness of the upper resist layer is preferably within a range of 50 nm to 1 μm, and more preferably from 70 to 250 nm.

Indem sichergestellt wird, dass die Dicke der oberen Resist-Schicht innerhalb dieses Bereiches liegt, kann ein Resist-Muster mit einem hohen Niveau der Auflösung gebildet werden, wobei auch ein zufrieden stellendes Niveau für den Widerstand gegenüber trockenem Ätzen erzielt werden kann.By ensuring that the thickness of the upper resist layer is within this range, a resist pattern having a high level of resolution can be formed, and also a satisfactory level of resistance to dry etching can be obtained.

Die Dicke der unteren Resist-Schicht liegt vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 100 nm bis 14 um und noch mehr bevorzugt von 200 bis 500 nm. Indem sichergestellt wird, dass die Dicke der unteren Resist-Schicht innerhalb dieses Bereiches liegt, kann ein Resist-Muster mit einem hohen Aspektverhältnis gebildet werden, wobei auch ein zufrieden stellendes Niveau für den Widerstand gegenüber Ätzen bei nachfolgendem Ätzen des Substrats sichergestellt werden kann.The thickness of the lower resist layer is preferably within a range of 100 nm to 14 μm, and more preferably from 200 to 500 nm. By ensuring that the thickness of the lower resist layer is within this range, a resist pattern may be formed can be formed with a high aspect ratio, whereby a satisfactory level for the resistance to etching can be ensured in subsequent etching of the substrate.

Das Resist-Laminat das gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten werden kann, beinhaltet sowohl Resist-Laminate, in denen in der oberen Resist-Schicht und der unteren Resist-Schicht ein Resist-Muster gebildet worden ist, wie auch Laminate, in denen kein Resist-Muster gebildet worden ist.The resist laminate obtainable according to the present invention includes both resist laminates in which a resist pattern has been formed in the upper resist layer and the lower resist layer, as well as laminates in which no resist is formed. Pattern has been formed.

<<Methode zur Bildung von Resist-Mustern>> << Method for forming resist patterns >>

Eine erfindungsgemäß eingesetzte Methode zur Bildung eines Resist-Musters kann beispielsweise auf die unten beschriebene Weise durchgeführt werden.A method for forming a resist pattern used in the present invention may be carried out, for example, in the manner described below.

Als erstes wird eine Resist-Zusammensetzung oder eine Harzlösung zur Bildung der unteren Resist-Schicht unter Verwendung einer rotierenden Scheibe („Spinner”) oder Ähnlichem auf die Oberfläche eines Substrates wie z. B. einem Silizium-Wafer aufgebracht und eine Vorback-Behandlung („prebake treatment”) wird dann durchgeführt, vorzugsweise bei einer Temperatur von 200 bis 300°C während eines Zeitraumes von 30 bis 300 Sekunden und vorzugsweise von 60 bis 180 Sekunden, wodurch eine untere Resist-Schicht gebildet wird.First, a resist composition or a resin solution for forming the lower resist layer is applied to the surface of a substrate such as a spinner or the like by using a spinning disk or the like. A silicon wafer, and a prebake treatment is then carried out, preferably at a temperature of 200 to 300 ° C for a period of 30 to 300 seconds, and preferably 60 to 180 seconds, whereby a lower resist layer is formed.

Ein organischer oder anorganischer reflektionsmindernder Film kann ebenfalls zwischen der unteren Resist-Schicht und der oberen Resist-Schicht bereitgestellt werden.An organic or inorganic reflection-reducing film may also be provided between the lower resist layer and the upper resist layer.

Als nächstes wird eine erfindungsgemäß eingesetzte Positivresist-Zusammensetzung unter Verwendung eines „Spinner” oder etwas Ähnlichem auf die untere Resist-Schicht aufgebracht. Eine Vorback-Behandlung wird dann bei einer Temperatur von 80 bis 150°C während eines Zeitraumes von 40 bis 120 Sekunden und vorzugsweise von 60 bis 90 Sekunden durchgeführt, wodurch eine obere Resist-Schicht gebildet wird und die erfindungsgemäße Herstellung eines Resist-Laminats vervollständigt wird.Next, a positive resist composition used in the present invention is applied to the lower resist layer using a spinner or the like. A pre-bake treatment is then conducted at a temperature of 80 to 150 ° C for a period of 40 to 120 seconds, and preferably 60 to 90 seconds, thereby forming an upper resist layer and completing the production of a resist laminate of the present invention ,

Das Resist-Laminat wird dann selektiv mittels eines ArF-Bestrahlungsgerätes oder Ähnlichem bestrahlt, indem das ArF-Excimer-Laserlicht durch ein gewünschtes Maskenmuster hindurch gestrahlt wird und PEB (post exposure baking) wird dann unter Temperaturbedingungen von 80 bis 150°C während 40 bis 120 Sekunden und vorzugsweise während 60 bis 90 Sekunden durchgeführt.The resist laminate is then selectively irradiated by an ArF irradiation apparatus or the like by irradiating the ArF excimer laser light through a desired mask pattern, and post exposure baking (PEB) is then performed under temperature conditions of 80 to 150 ° C for 40 to 120 seconds and preferably carried out for 60 to 90 seconds.

Anschließend wird das Resist-Laminat unter Verwendung einer Alkali-Entwickler-Lösung wie z. B. einer wässrigen Lösung von Tetramethylammoniumhydroxid mit einer Konzentration von 0,05 bis 10 Gewichtsprozent und vorzugsweise von 0,05 bis 3 Gewichtsprozent entwickelt. Auf diese Weise kann ein Resist-Muster (I), das dem Maskenmuster getreu ist, in der oberen Resist-Schicht gebildet werden.Subsequently, the resist laminate using an alkali developer solution such. B. an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide with a concentration of 0.05 to 10 weight percent, and preferably from 0.05 to 3 weight percent developed. In this way, a resist pattern (I) faithful to the mask pattern can be formed in the upper resist layer.

Als für die Bestrahlung benutzte Lichtquelle ist ein ArF-Excimer-Laser besonders effektiv, aber Lichtquellen von längerer Wellenlänge wie z. B. ein KrF-Excimer-Laser oder Lichtquellen von kürzerer Wellenlänge wie z. B. ein F2-Excimer-Laser, EUV (extremes Ultraviolett), VUV(Vakuumultraviolett), Elektronenstrahlen oder Bestrahlung mit Röntgenstrahlen oder weicher Röntgenstrahlung können ebenfalls effizient benutzt werden.As a light source used for the irradiation, an ArF excimer laser is particularly effective, but light sources of longer wavelength such as. As a KrF excimer laser or light sources of shorter wavelength such. As an F 2 -Excimer laser, EUV (extreme ultraviolet), VUV (vacuum ultraviolet), electron beams or irradiation with X-rays or soft X-rays can also be used efficiently.

Als nächstes wird das erhaltene Resist-Muster (I) als ein Maskenmuster für die Durchführung von trockenem Ätzen der unteren Resist-Schicht verwendet, wodurch in der unteren Resist-Schicht ein Resist-Muster (II) gebildet wird.Next, the obtained resist pattern (I) is used as a mask pattern for performing dry etching of the lower resist layer, thereby forming a resist pattern (II) in the lower resist layer.

Als Methode für das trockene Ätzen können herkömmliche Methoden einschließlich chemischem Ätzen wie z. B. Down-Flow-Ätzen oder chemisches trockenes Ätzen; physikalischem Ätzen wie z. B. Sputter-Ätzen oder Ionenstrahl-Ätzen; oder chemisch-physikalisches Ätzen wie z. B. RIE (reactive ion etching) verwendet werden.As a method for dry etching conventional methods including chemical etching such. B. down-flow etching or chemical dry etching; physical etching such. Sputter etching or ion beam etching; or chemical-physical etching such. B. RIE (reactive ion etching) can be used.

Der am meisten verwendete Typ des trockenen Ätzens ist RIE mit parallelen Platten. Bei dieser Methode wird als erstes ein Resist-Laminat innerhalb der Kammer des RIE-Gerätes platziert und das erforderliche Ätzgas eingeführt. Eine hochfrequente Spannung wird dann der Kammer zugeführt, zwischen einer oberen Elektrode und dem Halter für das Resist-Laminat, der parallel zu der Elektrode positioniert ist, und dieses bewirkt die Erzeugung eines ätzenden Gasplasmas. Das Plasma enthält geladene Teilchen wie z. B. positive und negative Ionen und Elektronen wie auch elektrisch neutrale aktive Keime. Da diese Ätzkeime auf der unteren Resist-Schicht absorbiert werden, tritt eine chemische Reaktion ein und das resultierende Reaktionsprodukt bricht von der Oberfläche weg und wird extern entladen, wodurch das Ätzen voranschreitet.The most commonly used type of dry etching is RIE with parallel plates. In this method, a resist laminate is first placed inside the chamber of the RIE device and the required etching gas introduced. A high frequency voltage is then supplied to the chamber, between an upper electrode and the resist laminate holder, which is positioned parallel to the electrode, and this causes generation of a caustic gas plasma. The plasma contains charged particles such. B. positive and negative ions and electrons as well as electrically neutral active nuclei. As these etch nuclei are absorbed on the lower resist layer, a chemical reaction occurs and the resulting reaction product breaks away from the surface and is externally discharged, thereby progressing the etching.

Als Ätzgas sind Sauerstoff oder Schwefeldioxid oder ähnliche möglich, obwohl Sauerstoff bevorzugt ist, da Ätzen mit Sauerstoffplasma ein hohes Niveau der Auflösung bereitstellt, wobei das hierin bevorzugt benutzte Silsesquioxan-Harz (A1) einen vorteilhaften Widerstand gegenüber Ätzen mit Sauerstoffplasma zeigt und Sauerstoffplasma wird auch weithin verwendet.As the etching gas, oxygen or sulfur dioxide or the like is possible, although oxygen is preferable, since oxygen plasma etching provides a high level of dissolution, the silsesquioxane resin (A1) preferably used herein exhibiting favorable resistance to oxygen plasma etching and oxygen plasma also becomes widely used used.

Gemäß einer Methode zur Bildung eines Resist-Musters ist das Entgasungsphänomen, das nach der Bestrahlung während der Bildung eines Resist-Musters auftreten kann, nahezu nicht vorhanden. Weiterhin weist die Gestalt des durch Verwendung einer solchen Methode gebildeten Resist-Musters ein hohes Aspektverhältnis auf, erleidet keinen Zusammenbruch des Musters und stellt einen hohen Grad an Rechtwinkligkeit bereit. Weiterhin ermöglicht eine Methode zur Bildung eines Resist-Musters der vorliegenden Erfindung die Bildung von Resist-Mustern mit ultrafeinen Weiten von nicht mehr als 100 nm und selbst 65 nm oder weniger, wenn hochenergetisches Licht von nicht mehr als 200 nm wie z. B. ArF-Excimer-Laser oder ein Elektronenstrahl verwendet wird. According to a method of forming a resist pattern, the degassing phenomenon which may occur after irradiation during the formation of a resist pattern is almost absent. Furthermore, the shape of the resist pattern formed by using such a method has a high aspect ratio, does not suffer collapse of the pattern, and provides a high degree of perpendicularity. Furthermore, a method of forming a resist pattern of the present invention enables the formation of resist patterns having ultra-fine widths of not more than 100 nm and even 65 nm or less when high-energy light of not more than 200 nm such as 200 nm. B. ArF excimer laser or an electron beam is used.

<<Positivresist-Zusammensetzung, die ein Silsesquioxan-Harz enthält, und Methode zur Bildung eines Resist-Musters unter Verwendung dieser Positivresist-Zusammensetzung>><< Positive Resist Composition Containing Silsesquioxane Resin and Method of Forming Resist Pattern Using This Positive Resist Composition >>

Eine vorteilhafte Verwendung der Positivresist-Zusammensetzung ist in der Immersionslithographie-Methode (auch als Immersionsbestrahlung („immersion exposure”) bekannt), die in dem vorgenannten Nicht-Patentdokument 1, Nicht-Patentdokument 2 und Nicht-Patentdokument 3 offenbart ist. Dies ist eine Methode, bei der während der Bestrahlung der Bereich zwischen der Linse und der Resist-Schicht, die auf der Oberfläche des Wafers angeordnet ist, die üblicherweise mit Luft oder einem inerten Gas wie z. B. Stickstoff gefüllt worden ist, mit einem Lösungsmittel wie z. B. reinem Wasser oder einer inerten Flüssigkeit auf Basis von Fluor, die einen größeren Brechungsindex als der Brechungsindex von Luft hat, gefüllt wird. Indem dieser Bereich mit diesem Typ von Lösungsmittel gefüllt wird, wird beansprucht, dass höhere Auflösungen erhalten werden können, die denen entsprechen, die unter Verwendung einer kürzeren Wellenlänge oder einer Linse mit größerer NA erhalten wurden, wenn die gleiche Wellenlänge der Bestrahlungslichtquelle verwendet wird, ohne Verringerung in der Tiefe des Fokussierbereiches.An advantageous use of the positive resist composition is disclosed in the immersion lithography method (also known as immersion exposure) disclosed in the aforementioned Non-Patent Document 1, Non-Patent Document 2 and Non-Patent Document 3. This is a method in which, during irradiation, the area between the lens and the resist layer disposed on the surface of the wafer, which is usually sealed with air or an inert gas such as e.g. B. nitrogen has been filled with a solvent such as. As pure water or an inert liquid based on fluorine, which has a higher refractive index than the refractive index of air is filled. By filling this area with this type of solvent, it is claimed that higher resolutions can be obtained that correspond to those obtained using a shorter wavelength or a larger NA lens when the same wavelength of the irradiation light source is used without Reduction in the depth of the focusing area.

Unter Verwendung dieses Typs der Immersionslithographie können Resist-Muster mit höherer Auflösung und einer überlegenen Schärfentiefe bei geringen Kosten gebildet werden, wobei Linsen verwendet werden, die in einem herkömmlichen Gerät angebracht sind, und daher zieht diese Methode beträchtliche Aufmerksamkeit auf sich.Using this type of immersion lithography, resist patterns with higher resolution and superior depth of field can be formed at low cost using lenses mounted in a conventional apparatus, and therefore, this method attracts considerable attention.

Mit anderen Worten wird erfindungsgemäß eine Positivresist-Zusammensetzung, diein einer Methode zur Bildung eines Resist-Musters verwendet wird, die einen Immersionslithographie-Schritt beinhaltet. Wird die Empfindlichkeit, mit der ein 1 1-Linie-und-Raum-Resist-Muster von 130 nm durch ein Lithographieverfahren mit normaler Bestrahlung unter Verwendung einer Lichtquelle mit einer Wellenlänge von 193 nm gebildet wurde, als X1 bezeichnet, und die Empfindlichkeit, mit der ein identisches 1:1-Linie-und-Raum-Resist-Muster von 130 nm durch ein simuliertes Immersionslithographie-Verfahren gebildet wird, bei dem ein Schritt des Inkontaktbringens eines Lösungsmittels für die Immersionslithographie mit dem Resist-Film zwischen dem Schritt der selektiven Bestrahlung und dem Schritt des anschließenden Backens (post exposure baking (PEB)) eines Lithographieverfahrens mit normaler Bestrahlung unter Verwendung einer Lichtquelle mit einer Wellenlänger von 193 nm eingeschoben ist, als X2 bezeichnet, dann ist die Resist-Zusammensetzung eine Positiv-Resist-Zusammensetzung, die ein Silsesquioxan-Harz als die Harz-Komponente enthält, für welche der absolute Wert von [(X2/X1) – 1]·100 nicht mehr als 8,0 beträgt.In other words, according to the present invention, a positive resist composition used in a method of forming a resist pattern including an immersion lithography step. The sensitivity with which a 1-nm line-and-space resist pattern of 130 nm was formed by a normal irradiation lithography method using a light source having a wavelength of 193 nm is referred to as X1, and the sensitivity with an identical 1: 1 line-and-space resist pattern of 130 nm is formed by a simulated immersion lithography method, comprising a step of contacting an immersion lithography solvent with the resist film between the selective irradiation step and the post exposure baking (PEB) step of a normal irradiation lithography process using a light source having a wavelength of 193 nm, referred to as X2, the resist composition is a positive resist composition contains a silsesquioxane resin as the resin component for which the absolute value of [(X 2 / X 1) -1] x 100 does not m is more than 8.0.

Mehr spezifisch wird die Immersionslithographie in einer Methode zur Bildung eines Resist-Musters benutzt, bei der während des Immersionslithographie-Schrittes der Bereich zwischen der Resist-Schicht, die aus einer Positiv-Resist-Zusammensetzung, welche das vorgenannte Silsesquioxan-Harz enthält, gebildet ist, und der Linse am untersten Punkt des Bestrahlungsgerätes mit einem Lösungsmittel gefüllt ist, das einen größeren Brechungsindex hat als der Brechungsindex von Luft.More specifically, immersion lithography is used in a resist pattern forming method in which, during the immersion lithography step, the area between the resist layer formed of a positive resist composition containing the aforementioned silsesquioxane resin is formed , and the lens at the lowermost point of the irradiation device is filled with a solvent having a higher refractive index than the refractive index of air.

Als das Silsesquioxan-Harz sind Harze, die mindestens eine Silsesquioxan-Einheit, die eine durch Säure abspaltbare, die Auflösung verhindernde Gruppe enthält, und eine Silsesquioxan-Einheit, die eine alkoholische Hydroxylgruppe enthält, bevorzugt. Silsesquioxan-Harze, die zusätzlich eine Alkyl-Silsesquioxan-Einheit enthalten, sind ebenfalls bevorzugt. Besonders bevorzugte Harze beinhalten die Silsesquioxan-Harze nach dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung.As the silsesquioxane resin, preferred are resins containing at least one silsesquioxane unit containing an acid dissociable, dissolution inhibiting group and a silsesquioxane unit containing an alcoholic hydroxyl group. Silsesquioxane resins which additionally contain an alkyl silsesquioxane moiety are also preferred. Particularly preferred resins include the silsesquioxane resins of the first aspect of the present invention.

Wenn die Empfindlichkeit, mit der ein 1:1 Linie-und-Raum-Resist-Muster von 130 nm durch ein Lithographieverfahren mit normaler Bestrahlung unter Verwendung einer Lichtquelle mit einer Wellenlänge von 193 nm gebildet wird, mit X1 bezeichnet und die Empfindlichkeit, mit der ein 1:1-Linie-und-Raum-Resist-Muster von 130 nm durch ein simuliertes Immersionslithographie-Verfahren gebildet wird, bei dem ein Schritt des Inkontaktbringens eines Lösungsmittels für die Immersionslithographie mit dem Resist-Film eingeschoben ist, zwischen dem Schritt der selektiven Bestrahlung und dem Schritt des anschließenden Backens (post exposure baking (PEB)) eines Lithographie-Verfahrens mit normaler Bestrahlung unter Verwendung einer Lichtquelle mit einer Wellenlänge von 193 nm, als X2 bezeichnet, dann kann der absolute Wert von [(X2/X1) – 1]·100 bei einem Wert von nicht mehr als 8,0 gehalten werden, indem eine Positivresist-Zusammensetzung, die eine Harzkomponente, die diesen Typ von Silsesquioxan-Harz enthält, hergestellt wird.When the sensitivity with which a 1: 1 line-and-space resist pattern of 130 nm is formed by a normal irradiation lithography method using a light source having a wavelength of 193 nm is denoted by X1 and the sensitivity with which a 1: 1 line-and-space resist pattern of 130 nm is formed by a simulated immersion lithography method in which a step of bringing a solvent for immersion lithography into contact with the resist film is interposed between the step of selective scanning Irradiation and the step of the subsequent baking (post exposure baking (PEB)) of a normal irradiation lithography process using a light source having a wavelength of 193 nm, referred to as X2, then the absolute value of [(X2 / X1) -1] x 100 at a value of not more 8.0 can be maintained by preparing a positive resist composition containing a resin component containing this type of silsesquioxane resin.

Unter der Voraussetzung, dass dieser absolute Wert nicht mehr als 8,0 beträgt, ist der Resist ideal für die Verwendung mit der Immersionslithographie geeignet. Insbesondere ist der Resist widerstandsfähig gegenüber beliebigen schädlichen Effekten des Immersions-Lösungsmittels, wodurch die Bildung eines Resists mit einer ausgezeichneten Empfindlichkeit und Gestalt des Resist-Musterprofils ermöglicht wird. Je kleiner dieser absolute Wert ist, desto besser, und Werte von 5 oder weniger sind bevorzugt, wobei Werte von nicht mehr als 3 und so nahe wie möglich an Null am meisten erwünscht sind.Assuming that this absolute value is not more than 8.0, the resist is ideally suited for use with immersion lithography. In particular, the resist is resistant to any harmful effects of the immersion solvent, thereby enabling formation of a resist having excellent sensitivity and shape of the resist pattern profile. The smaller this absolute value is, the better, and values of 5 or less are preferred, with values of not more than 3 and as close to zero as most desirable.

Wenn als Harzkomponente dieser Positivresist-Zusammensetzung ein gemischtes Harz verwendet wird, das das Silsesquioxan-Harz und eine Harz-Komponente (A2), welche eine strukturelle Einheit (a1) enthält, die sich von einem (Meth)Acrylatester ableitet, welcher eine durch Säure abspaltbare, die Auflösung verhindernde Gruppe enthält, wie beim zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, dann kann die Auflösung und die Hitzebeständigkeit vorteilhaft verbessert werden.When used as a resin component of this positive resist composition is a mixed resin containing the silsesquioxane resin and a resin component (A2) containing a structural unit (a1) derived from a (meth) acrylate ester, one by acid Cleavable, dissolution-inhibiting group contains, as in the second aspect of the present invention, then the dissolution and the heat resistance can be advantageously improved.

Eine erfindungsgemäß verwendete Positivresist-Zusammensetzung ist nützlich als Positivresist-Zusammensetzung, die in einer Methode zur Bildung eines Resist-Musters verwendet wird, die einen Immersionslithographie-Schritt beinhaltet. Diese Immersionslithographie ist eine Methode, bei der der Bereich zwischen der aus der Positivresist-Zusammensetzung gebildeten Resist-Schicht und der Linse am niedrigsten Punkt des Bestrahlungsgerätes mit einem Lösungsmittel gefüllt ist, das einen größeren Brechungsindex hat als der Brechungsindex von Luft.A positive resist composition used in the present invention is useful as a positive resist composition used in a resist pattern forming method involving an immersion lithography step. This immersion lithography is a method in which the area between the resist layer formed of the positive resist composition and the lens at the lowest point of the irradiation apparatus is filled with a solvent having a larger refractive index than the refractive index of air.

Weiterhin kann dieser Typ von Positivresist-Zusammensetzung auch in einer Methode zur Bildung eines Resist-Musters verwendet werden, welche den obigen Typ von Immersionslithographie-Schritt beinhaltet.Furthermore, this type of positive resist composition can also be used in a method of forming a resist pattern including the above type of immersion lithography step.

Bei dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich das Lithographieverfahren mit normaler Bestrahlung unter Verwendung einer Lichtquelle mit einer Wellenlänge von 193 nm auf ein herkömmliches Lithographieverfahren, d. h. einzelne Schritte für die Aufbringung des Resists, das Vorbacken, die selektive Bestrahlung, das Nachbacken (post exposure baking) und die Entwicklung mit Alkali, welches unter Verwendung eines ArF-Excimer-Lasers mit einer Wellenlänge von 193 nm als der Lichtquelle durchgeführt wird, wobei eine normale Bestrahlung durchgeführt wird, wenn der Bereich zwischen der Linse des Bestrahlungsapparates und der auf der Oberfläche des Wafers angeordneten Resist-Schicht mit Luft oder einem inerten Gas wie z. B. Stickstoff gefüllt ist. In einigen Fällen kann auch ein Schritt des Nachbackens (post bake step) anschließend an die Entwicklung mit Alkali vorgesehen werden. Es kann auch ein organischer oder anorganischer reflektionsmindernder Film zwischen dem Substrat und der aufgebrachten Schicht der Resist-Zusammensetzung vorgesehen sein.In the first aspect of the present invention, the normal irradiation lithography method using a light source having a wavelength of 193 nm refers to a conventional lithography method, that is, a conventional lithography method. H. individual steps for the application of the resist, the prebake, the selective irradiation, the post-exposure baking and the development with alkali, which is carried out using an ArF excimer laser with a wavelength of 193 nm as the light source, wherein a normal irradiation is performed when the area between the lens of the irradiation apparatus and the resist layer disposed on the surface of the wafer is exposed to air or an inert gas such as air. B. nitrogen is filled. In some cases, a post-bake step may also be provided following development with alkali. An organic or inorganic reflection-reducing film may also be provided between the substrate and the deposited layer of the resist composition.

Die Empfindlichkeit X1, mit der ein 130 nm 1:1 Linie-und-Raum-Resist-Muster (im Folgenden abgekürzt als „130 nm L&S”) durch diesen Typ eines Lithographieverfahrens mit normaler Bestrahlung gebildet wird, bezieht sich auf eine Bestrahlungsdosis zur Bildung eines 130 nm L&S, die von den Fachleuten auf dem Gebiet weithin benutzt wird und ist selbsterklärend.The sensitivity X1 at which a 130 nm 1: 1 line-and-space resist pattern (hereinafter abbreviated as "130 nm L & S") is formed by this type of normal irradiation lithography method refers to an irradiation dose for formation a 130 nm L & S widely used by professionals in the field and is self-explanatory.

Um diese Empfindlichkeit aus Gründen der Vollständigkeit kurz zu beschreiben, wird die Bestrahlungsdosis auf der horizontalen Achse aufgetragen, die Resist-Linienbreite, die unter Verwendung dieser Bestrahlungsdosis gebildet wird, wird auf der vertikalen Achse aufgetragen und eine logarithmische Annäherungskurve wird aus dieser Auftragung unter Verwendung der Methode der kleinsten Quadrate erhalten.To briefly describe this sensitivity for the sake of completeness, the irradiation dose is plotted on the horizontal axis, the resist linewidth formed using this irradiation dose is plotted on the vertical axis, and a logarithmic approximation curve is plotted from this plot using the Obtained least squares method.

Die Formel wird dargestellt durch Y = aLoge(X1) + b, worin X1 die Bestrahlungsdosis darstellt, Y die Resist-Linienbreite darstellt und a und b Konstanten sind. Wenn diese Formel umgeordnet wird und in eine Formel übergeführt wird, die X1 darstellt, wird die Formel X1 = Exp[(Y – b)/a] erhalten. Wenn der Wert Y = 130 (nm) in diese Formel eingeführt wird, dann kann die berechnete ideale Empfindlichkeit X1 bestimmt werden.The formula is represented by Y = aLoge (X1) + b, where X1 represents the irradiation dose, Y represents the resist line width, and a and b are constants. When this formula is rearranged and converted into a formula representing X1, the formula X1 = Exp [(Y-b) / a] is obtained. If the value Y = 130 (nm) is introduced into this formula, then the calculated ideal sensitivity X1 can be determined.

Die Bedingungen während dieses Verfahrens, nämlich die Umdrehungsgeschwindigkeit während der Aufbringung des Resists, die Temperatur beim Vorbacken, die Bestrahlungsbedingungen, die Backbedingungen nach der Bestrahlung und die Bedingungen bei der Entwicklung mit Alkali können jeweils auf herkömmlich verwendete Bedingungen eingestellt werden und sind selbsterklärend für die Bildung eines 130 nm L&S. Spezifisch wird ein Silizium-Wafer mit einem Durchmesser von 8 Zoll als Substrat benutzt, die Umdrehungsgeschwindigkeit auf 1.000 bis ungefähr 4.000 U/min oder mehr spezifisch auf ungefähr 1.500 bis 3.500 U/min oder noch mehr spezifisch auf ungefähr 2.000 U/min eingestellt und die Temperatur für das Vorbacken wird innerhalb eines Bereiches von 70 bis 140°C und vorzugsweise von 95 bis 110°C eingestellt (die Einstellung der Temperatur auf ein Niveau, das ein 1:1 – Verhältnis für ein 130 nm – Linie-und-Raum-Muster ermöglicht, ist für den Fachmann selbstverständlich). Dies ermöglicht einen Resist-Film mit einem Durchmesser von 6 Zoll mit einer (Resist) Filmdicke von 80 bis 250 nm oder mehr spezifisch von 150 nm, der konzentrisch auf der Oberfläche des Substrates gebildet wird.The conditions during this process, namely the rate of rotation during the application of the resist, the prebake temperature, the irradiation conditions, the post-irradiation baking conditions, and the alkali development conditions, can each be set to conventionally used conditions and are self-explanatory of formation a 130 nm L & S. Specifically, an 8-inch diameter silicon wafer is used as the substrate Specifically, the rotational speed is set at 1,000 to about 4,000 rpm or more specifically at about 1,500 to 3,500 rpm or even more specifically at about 2,000 rpm, and the prebake temperature is set within a range of 70 to 140 ° C., and preferably 95 to 110 ° C (the adjustment of the temperature to a level which allows a 1: 1 ratio for a 130 nm line-and-space pattern will be understood by those skilled in the art). This allows a resist film having a diameter of 6 inches with a (resist) film thickness of 80 to 250 nm or more specifically of 150 nm, which is formed concentrically on the surface of the substrate.

Die Bestrahlungsbedingungen beinhalten die Bestrahlung durch eine Maske, wobei ein Bestrahlungsgerät mit einem ArF-Excimer-Laser mit einer Wellenlänge von 193 nm, das von der Nikon Corporation oder der Canon Inc. oder ähnlichen (NA = 0,60) hergestellt wurde, oder mehr spezifisch das Bestrahlungsgerät NSR-S302 (hergestellt von Nikon Corporation, NA (numerische Apertur) = 0,60, 2/3 ringförmige Belichtung) verwendet wurde. Eine normale binäre Maske wird als Maske bei der selektiven Bestrahlung benutzt. Eine Phasenverschiebungsmaske kann ebenfalls als Maske verwendet werden.The irradiation conditions include irradiation through a mask using an irradiation apparatus having an ArF excimer laser with a wavelength of 193 nm manufactured by Nikon Corporation or Canon Inc. or the like (NA = 0.60) or more specifically, the irradiation apparatus NSR-S302 (manufactured by Nikon Corporation, NA (numerical aperture) = 0.60, 2/3 annular exposure) was used. A normal binary mask is used as a mask in selective irradiation. A phase shift mask can also be used as a mask.

Das Backen nach der Bestrahlung benutzt eine Temperatur innerhalb eines Bereiches von 70 bis 140°C und vorzugsweise von 90 bis 100°C (das Einstellen der Temperatur auf ein Niveau, das ein 1:1-Verhältnis für ein 130 nm-Linie-und-Raum-Muster ermöglicht, ist für den Fachmann selbstverständlich), und die Bedingungen für die Entwicklung mit Alkali beinhalten das Eintauchen des Substrates in eine Entwickler-Lösung, die 2,38 Gewichtsprozent TMAH (Tetramethylammoniumhydroxid) bei einer Temperatur von 23°C für einen Zeitraum von 15 bis 90 Sekunden oder mehr spezifisch 60 Sekunden und dann Abspülen des Substrates mit Wasser.The baking after irradiation uses a temperature within a range of 70 to 140 ° C, and preferably 90 to 100 ° C (setting the temperature to a level giving a 1: 1 ratio for a 130 nm line-and-line). Space pattern is obvious to those skilled in the art), and conditions for development with alkali include immersing the substrate in a developer solution containing 2.38 weight percent TMAH (tetramethylammonium hydroxide) at a temperature of 23 ° C for a period of time from 15 to 90 seconds or more specifically 60 seconds and then rinse the substrate with water.

Zusätzlich bezieht sich das simulierte Immersionslithographie-Verfahren auf ein Verfahren, bei dem ein Schritt des Inkontaktbringens eines Immersionslithographie-Lösungsmittels mit dem Resist-Film zwischen den Schritt der selektiven Bestrahlung und den Schritt des anschließenden Backens (post exposure baking (PEB)) eines Lithographieverfahrens mit normaler Bestrahlung eingeschoben wird, das den gleichen oben beschriebenen 193 nm ArF-Excimerlaser als die Lichtquelle verwendet.In addition, the simulated immersion lithography method refers to a method in which a step of contacting an immersion lithography solvent with the resist film between the selective irradiation step and the post exposure baking (PEB) step of a lithography process normal irradiation using the same 193 nm ArF excimer laser described above as the light source.

Spezifisch beinhaltet das simulierte Verfahren sequentielle Schritte für die Aufbringung des Resists, das Vorbacken, die selektive Bestrahlung, einen Schritt des Inkontaktbringens des Immersionslithographie-Lösungsmittels mit dem Resist-Film, das Backen nach der Bestrahlung und die Entwicklung mit Alkali. In einigen Fällen kann auch ein Schritt des anschließenden Backens nach der Entwicklung mit Alkali vorgesehen werden.Specifically, the simulated method includes sequential steps for resist application, prebake, selective irradiation, a step of contacting the immersion lithography solvent with the resist film, baking after irradiation, and development with alkali. In some cases, a step of subsequent baking after development with alkali may also be provided.

Der Ausdruck „Kontaktieren” kann das Eintauchen des selektiv bestrahlten Resist-Filmes, der auf der Oberfläche eines Substrates aufgebracht ist, in das Immersionslithographie-Lösungsmittel beinhalten oder kann das Sprayen des Immersionslithographie-Lösungsmittels auf den Resist in Form einer Dusche beinhalten. Die Temperatur während dieses Schrittes beträgt vorzugsweise 23°C. Wenn das Lösungsmittel wie eine Art Dusche gesprayt wird, dann kann das Substrat mit einer Geschwindigkeit von 300 bis 3.000 U/min und vorzugsweise von 500 bis 2.500 U/min gedreht werden.The term "contacting" may include immersing the selectively exposed resist film deposited on the surface of a substrate in the immersion lithography solvent, or may include spraying the immersion lithography solvent onto the resist in the form of a shower. The temperature during this step is preferably 23 ° C. When the solvent is sprayed like a shower, the substrate may be rotated at a speed of 300 to 3,000 rpm, and preferably 500 to 2,500 rpm.

Die Bedingungen für das oben beschriebene Inkontaktbringen sind die folgenden. Reines Wasser wird auf das Zentrum des Substrats ausgehend von einer Spüldüse aufgetropft, während der Wafer und der aufgebrachte bestrahlte Resist-Film gedreht werden; die Umdrehungsgeschwindigkeit des Substrates, auf dem der Resist gebildet ist: 500 U/min; Lösungsmittel: reines Wasser; Geschwindigkeit der tropfenweisen Hinzufügung des Lösungsmittels: 1,0 l/min; die Zeit für das Tropfen des Lösungsmittels: 2 bis 5 Minuten; Temperatur beim Kontaktieren von Lösungsmittel und Resist: 23°C.The conditions for the above-described contacting are as follows. Pure water is dropped on the center of the substrate from a rinsing nozzle while the wafer and the applied irradiated resist film are rotated; the rotational speed of the substrate on which the resist is formed: 500 rpm; Solvent: pure water; Rate of dropwise addition of the solvent: 1.0 L / min; the time for the solvent to drop: 2 to 5 minutes; Temperature when contacting solvent and resist: 23 ° C.

Die Empfindlichkeit X2, mit der ein 130 nm L&S-Resist-Muster unter Verwendung dieses Typs des simulierten Immersionslithographie-Verfahrens gebildet wird, ist ähnlich dem oben beschriebenen Wert für X1, da es die Bestrahlungsdosis zur Bildung des 130 L&S darstellt, welcher ein von Fachleuten weithin verwendeter Wert ist.The sensitivity X2 at which a 130 nm L & S resist pattern is formed using this type of simulated immersion lithography method is similar to the value for X1 described above since it represents the exposure dose to form the L & S, which is one of skill in the art widely used value.

Die Bedingungen während dieses Verfahrens (die Umdrehungsgeschwindigkeit während der Aufbringung des Resists, die Temperatur beim Vorbacken, die Bestrahlungsbedingungen, die Bedingungen für das Backen nach dem Bestrahlen und die Bedingungen bei der Entwicklung mit Alkali) sind ebenfalls ähnlich dem oben beschriebenen Fall von X1.The conditions during this process (the rate of rotation during resist application, prebake temperature, irradiation conditions, post-blast baking conditions, and alkali development conditions) are also similar to the case of X1 described above.

Bei dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung muss der absolute Wert von [(X2/X1) – 1]·100 nicht mehr als 8,0 betragen und dieser absolute Wert ist selbstverständlich, wenn die Werte von X2 und X1 auf die oben beschriebene Weise bestimmt werden.In the first aspect of the present invention, the absolute value of [(X2 / X1) -1] x 100 must be not more than 8.0, and this absolute value is understood when the values of X2 and X1 are determined in the manner described above become.

Weiterhin kann es bei einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung vorteilhaft sein, die Immersionslithographie mit einem Schutzfilm, der aus einem Harz auf Basis von Fluor auf der Oberfläche des Resist-Films gebildet ist, durchzuführen. Mit anderen Worten wird als erstes der Resist-Film auf dem Substrat vorgesehen. Anschließend wird ein Schutzfilm auf der Oberfläche des Resist-Films aufgebracht und eine Immersionslithographie-Flüssigkeit wird dann in direkten Kontakt mit dem Schutzfilm gebracht. Der Resist-Film wird dann selektiv durch die Flüssigkeit und den Schutzfilm hindurch bestrahlt und das Backen nach der Bestrahlung wird dann durchgeführt. Anschließend wird der Schutzfilm entfernt und der Resist-Film wird dann entwickelt, um ein Resist-Muster zu bilden. Further, in a second aspect of the present invention, it may be preferable to perform the immersion lithography with a protective film formed of a fluorine-based resin on the surface of the resist film. In other words, first, the resist film is provided on the substrate. Subsequently, a protective film is applied on the surface of the resist film, and an immersion lithography liquid is then brought into direct contact with the protective film. The resist film is then selectively irradiated through the liquid and the protective film, and the baking after the irradiation is then performed. Subsequently, the protective film is removed and the resist film is then developed to form a resist pattern.

Erwünschte Charakteristika für den Schutzfilm beinhalten eine vorteilhafte Transparenz gegenüber dem Bestrahlungslicht; der Schutzfilm muss im Wesentlichen unverträglich mit der für die Immersionslithographie verwendeten Flüssigkeit sein und darf kein Mischen mit dem Resistfilm eingehen. Der Schutzfilm muss auch eine gute Adhäsion und eine vorteilhafte Entfernbarkeit von dem Resistfilm aufweisen. Beispiele für schützende Materialien, die einen Schutzfilm bilden können, der mit den obigen Charakteristika ausgestattet ist, beinhalten Zusammensetzungen, die durch Auflösung eines Harzes auf Basis von Fluor in einem Lösungsmittel auf Basis von Fluor erhalten wurden.Desirable characteristics for the protective film include favorable transparency to the irradiation light; the protective film must be substantially incompatible with the liquid used for immersion lithography and must not undergo mixing with the resist film. The protective film must also have a good adhesion and a favorable removability from the resist film. Examples of protective materials which can form a protective film provided with the above characteristics include compositions obtained by dissolving a fluorine-based resin in a fluorine-based solvent.

Als das Harz auf Basis von Fluor können kettenähnliche Perfluoralkylpolyäther, cyclische Perfluoralkylpolyäther, Polychlortrifluorethylen, Polytetrafluorethylen, Copolymere von Tetrafluorethylen und Perfluoralkoxyethylenen und Copolymere von Tetrafluorethylen und Hexafluorpropylen verwendet werden.As the fluorine-based resin, chain-like perfluoroalkyl polyethers, cyclic perfluoroalkyl polyethers, polychlorotrifluoroethylene, polytetrafluoroethylene, copolymers of tetrafluoroethylene and perfluoroalkoxyethylenes, and copolymers of tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene can be used.

Unter einem praktischen Gesichtspunkt können kommerziell erhältliche Produkte einschließlich kettenartiger Perfluoralkylpolyether wie z. B. Demnum S-20, Demnum S-65, Demnum S-100 und Demnum S-200 (alle von Daikin Industries, Ltd., hergestellt) und cyclische Perfluoralkylpolyether wie z. B. die Cytop-Reihe (hergestellt von Asahi Glass Co., Ltd.), Teflon (R)-AF1600 und Teflon (R)-AF2400 (beide hergestellt von DuPont) verwendet werden.From a practical point of view, commercially available products including chain-type perfluoroalkyl polyethers such as e.g. B. Demnum S-20, Demnum S-65, Demnum S-100 and Demnum S-200 (all manufactured by Daikin Industries, Ltd.) and cyclic perfluoroalkyl polyethers such as e.g. For example, the Cytop series (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), Teflon (R) -AF1600 and Teflon (R) -AF2400 (both manufactured by DuPont) can be used.

Von den obigen Harzen auf Basis von Fluor sind gemischte Harze, die einen kettenartigen Perfluoralkylpolyether und einen cyklischen Perfluoralkylpolyether enthalten, ideal.Of the above fluorine-based resins, mixed resins containing a chain-type perfluoroalkylpolyether and a cyclic perfluoroalkylpolyether are ideal.

Als das zuvor genannte Lösungsmittel auf Basis von Fluor kann jedes Lösungsmittel ohne besondere Beschränkungen verwendet werden, das in der Lage ist, die obigen Harze auf Basis von Fluor aufzulösen und geeignete Beispiele beinhalten Lösungsmittel auf Basis von Fluor einschließlich Perfluoralkan oder Perfluorcycloalkan wie z. B. Perfluorhexan und Perfluorheptan, Perfluoralkene, bei denen innerhalb der obigen Alkane eine Doppelbindung bleibt, wie auch Perfluorcycloether wie z. B. Perfluortetrahydrofuran und Perfluor(2-butyltetrahydrofuran), Perfluortributylamin, Perfluortetrapentylamin und Perfluortetrahexylamin.As the above-mentioned fluorine-based solvent, any solvent capable of dissolving the above fluorine-based resins can be used without any particular limitations, and suitable examples include fluorine-based solvents including perfluoroalkane or perfluorocycloalkane such as fluorine. As perfluorohexane and perfluoroheptane, perfluoroalkenes in which within the above alkanes a double bond remains, as well as perfluorocycloether such. Perfluorotetrahydrofuran and perfluoro (2-butyltetrahydrofuran), perfluorotributylamine, perfluorotetrapentylamine and perfluorotetrahexylamine.

Weiterhin können andere organische Lösungsmittel oder oberflächenaktive Mittel oder Ähnliche, die eine geeignete Co-Löslichkeit mit diesen Lösungsmitteln auf Basis von Fluor aufweisen, geeignet in das Lösungsmittel eingemischt werden.Further, other organic solvents or surfactants or the like having a proper co-solubility with these fluorine-based solvents may be appropriately blended in the solvent.

Es gibt keine besonderen Einschränkungen hinsichtlich der Konzentration des Harzes auf Basis von Fluor, vorausgesetzt, dass sie innerhalb eines Bereiches ist, welcher die Bildung eines Filmes ermöglicht. Unter Berücksichtigung von Faktoren wie die Leichtigkeit der Auftragung liegt die Konzentration vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 0,1 bis 30 Gewichtsprozent.There are no particular restrictions on the concentration of the fluorine-based resin, provided that it is within a range which enables the formation of a film. Considering factors such as ease of application, the concentration is preferably within a range of 0.1 to 30% by weight.

Ein ideales Material für einen Schutzfilm kann durch Auflösung eines gemischten Harzes, das einen kettenartigen Perfluoralkylpolyether und einen cyclischen Perfluoralkylpolyether enthält, in Perfluortributylamin hergestellt werden.An ideal material for a protective film can be prepared by dissolving a mixed resin containing a chain-type perfluoroalkylpolyether and a cyclic perfluoroalkylpolyether in perfluorotributylamine.

Als das Lösungsmittel zur Entfernung des Schutzfilms können die gleichen Lösungsmittel auf Basis von Fluor wie oben beschrieben verwendet werden.As the solvent for removing the protective film, the same fluorine-based solvents as described above can be used.

Es gibt keine besonderen Beschränkungen hinsichtlich der Bestrahlungswellenlänge, die bei den fünften und sechsten Aspekten der vorliegenden Erfindung verwendet werden und die Bestrahlung kann unter Verwendung eines KrF-Excimer-Laser, eines ArF-Excimerlasers, eines F2-Lasers oder anderer Strahlung wie z. B. EUV (extremes Ultraviolett), VUV(Vakuumultraviolett), Elektronenstrahlen, weicher Röntgenstrahlung oder Röntgenstrahlung durchgeführt werden, obwohl ein ArF-Excimerlaser besonders bevorzugt ist.There are no particular limitations on the irradiation wavelength used in the fifth and sixth aspects of the present invention, and the irradiation may be carried out using a KrF excimer laser, an ArF excimer laser, an F 2 laser, or other radiation such as radiation. EUV (extreme ultraviolet), VUV (vacuum ultraviolet), electron beams, soft X-rays or X-rays, although an ArF excimer laser is particularly preferred.

Beispiele Examples

Es folgt eine detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung auf der Basis einer Reihe von Beispielen, obwohl die vorliegende Erfindung keineswegs auf diese Beispiele beschränkt ist. Sofern nicht anders vermerkt, beziehen sich Mischungsmengen auf Werte in Gewichtsprozent.The following is a detailed description of the present invention based on a number of examples, although the present invention is by no means limited to these examples. Unless otherwise noted, blending levels are in weight percent.

In den folgenden Beispielen sind die Bedingungen für die simulierte Immersionslithographie und die Messungen der Empfindlichkeit sofern nicht anders vermerkt die folgenden.

  • (1) Bedingungen zur Bildung des aufgebrachten Resist-Films Substrat: 8-Zoll Silizium-Wafer; Methode der Aufbringung des Resists: Aufbringung unter Verwendung einer Drehscheibe („spinner”) auf ein Substrat, das sich mit 2.000 U/min dreht; Größe des aufgebrachten Resist-Films: 6 Zoll Durchmesser, konzentrisch mit dem Substrat, Dicke 150 nm; Bedingungen beim Vorbacken: entweder 90 Sekunden bei 110°C (Beispiel 5) oder 60 Sekunden bei 95°C (Beispiel 7); Bedingungen für die selektive Bestrahlung: Bestrahlung durchgeführt unter Verwendung einen ArF-Excimer-Lasers (193 nm) (Bestrahlungsgerät NSR-S302B, hergestellt von Nikon Corporation, NA (numerische Apertur) = 0,60, 2/3 ringförmige Bestrahlung).
  • (2) Bedingungen für den Kontakt zwischen dem aufgebrachten Resist-Film und dem Lösungsmittel Umdrehungsgeschwindigkeit des Substrats: 500 U/min; Lösungsmittel: Wasser; Geschwindigkeit des Tropfens: 1,0 l/min; Zeit für das Tropfen des Lösungsmittels: 2 Minuten oder 5 Minuten Temperatur beim Kontakt zwischen Lösungsmittel und Resist: 23°C.
  • (3) Bedingungen für die Bildung des Resistmusters Bedingungen für das Backen nach der Bestrahlung: 90 Sekunden bei 90°C (Beispiel 5) oder 60 Sekunden bei 90°C (Beispiel 7); Bedingungen für die Entwicklung mit Alkali: 60 Sekunden Entwicklung bei 23°C in einer wässrigen Lösung mit 2,38 Gewichtsprozent Tetramethylammoniumhydroxid.
In the following examples, the conditions for the simulated immersion lithography and the sensitivity measurements are the following unless otherwise noted.
  • (1) Conditions for Forming the Applied Resist Film Substrate: 8-inch silicon wafer; Method of applying the resist: application using a spinner on a substrate rotating at 2,000 rpm; Size of the applied resist film: 6 inches in diameter, concentric with the substrate, thickness 150 nm; Prebake conditions: either 90 seconds at 110 ° C (Example 5) or 60 seconds at 95 ° C (Example 7); Conditions for Selective Irradiation: Irradiation performed using an ArF excimer laser (193 nm) (irradiation apparatus NSR-S302B, manufactured by Nikon Corporation, NA (numerical aperture) = 0.60, 2/3 annular irradiation).
  • (2) Conditions for the contact between the applied resist film and the solvent: Rotational speed of the substrate: 500 rpm; Solvent: water; Velocity of the drop: 1.0 l / min; Time for the solvent to drip: 2 minutes or 5 minutes of solvent-to-resist contact temperature: 23 ° C.
  • (3) Conditions for forming the resist pattern Post-irradiation baking conditions: 90 seconds at 90 ° C (Example 5) or 60 seconds at 90 ° C (Example 7); Conditions for the development with alkali: Development for 60 seconds at 23 ° C in an aqueous solution with 2.38 weight percent tetramethylammonium hydroxide.

Herstellungsbeispiel 1Production Example 1

20,0 g Hexafluorisopropanolnorbornen, 0,02 g einer 20 Gew.-%igen Lösung von Chlorplatinsäure in Isopropanol und 30 g Tetrahydrofuran wurden in einen 200 ml-Kolben gegossen und die Mischung wurde unter Rühren auf 70°C erhitzt. 9,2 g Tetrachlorsilan wurden dann tropfenweise während eines Zeitraumes von 15 Minuten zu der Lösung hinzu gegeben. Nach Rühren für weitere 5 Stunden wurde die Mischung destilliert, worauf sie 15 g Hexafluorisopropanolnorbornyltrichlorsilan (ein Silizium enthaltendes Monomer, das durch die unten gezeigte Formel [29] dargestellt wird) ergab.20.0 g of hexafluoroisopropanolnorbornene, 0.02 g of a 20% by weight solution of chloroplatinic acid in isopropanol and 30 g of tetrahydrofuran were poured into a 200 ml flask and the mixture was heated to 70 ° C with stirring. 9.2 g of tetrachlorosilane were then added dropwise to the solution over a period of 15 minutes. After stirring for additional 5 hours, the mixture was distilled to give 15 g of hexafluoroisopropanol norbornyltrichlorosilane (a silicon-containing monomer represented by the formula [29] shown below).

Als nächstes wurden 10 g des auf diese Weise erhaltenen Silizium enthaltenden Monomeren, 10 g Toluol, 10 g Methylisobutylketon, 1,0 g Kaliumhydroxid und 5 g Wasser in einen 200 ml-Kolben gegossen und für eine Stunde gerührt. Anschließend wurde die Lösung mit Methylisobutylketon verdünnt und mit 0,1 N Salzsäure gewaschen, bis der pH-Wert auf nicht mehr als 8 fiel. Die auf diese Weise erhaltene Lösung wurde dann filtriert und während 12 Stunden bei 200°C gerührt, worauf ein Polymer mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht von 5.000 erhalten wurde. Im Anschluss an das Kühlen wurden 30 g Tetrahydrofuran hinzu gegeben und die resultierende Lösung wurde für eine Stunde gerührt. Diese Lösung wurde dann in reines Wasser getropft und der erhaltene Niederschlag durch Filtration gesammelt und im Vakuum getrocknet, woraufhin 6,5 g eines weißen Pulvers eines Silsesquioxan-Polymeren erhalten wurden.Next, 10 g of the thus-obtained silicon-containing monomer, 10 g of toluene, 10 g of methyl isobutyl ketone, 1.0 g of potassium hydroxide and 5 g of water were poured into a 200 ml flask and stirred for one hour. Then, the solution was diluted with methyl isobutyl ketone and washed with 0.1 N hydrochloric acid until the pH dropped to not more than 8. The solution thus obtained was then filtered and stirred for 12 hours at 200 ° C, whereupon a polymer having a weight-average molecular weight of 5,000 was obtained. After cooling, 30 g of tetrahydrofuran was added and the resulting solution was stirred for one hour. This solution was then dropped into pure water, and the resulting precipitate was collected by filtration and dried in vacuo, to obtain 6.5 g of a white powder of a silsesquioxane polymer.

5 g des auf diese Weise erhaltenen Polymeren, 10 g Tetrahydrofuran und 3 g Natriumhydroxid wurden in einen 100 ml-Kolben gegossen und 3 g 2-Methyl-2-adamantylbromacetat wurden allmählich in Form von Tropfen hinzu gegeben. Nach Rühren für eine Stunde wurde die Lösung in 100 g reinem Wasser niedergeschlagen, wobei sie ein festes Polymer ergab. Das erhaltene Polymer wurde in Methanol aufgelöst und unter Verwendung eines Ionenaustausch-Harzes gereinigt. Die erhaltene Lösung wurde dann in reines Wasser getropft und der resultierende Niederschlag durch Filtration gesammelt und im Vakuum getrocknet, wobei 4 g eines weißen Pulvers des gewünschten Silsesquioxan-Harzes (Polymer (x)) erhalten wurden. Die Strukturformel dieses Harzes ist in [Formel 30] gezeigt. Die Polydispersität des Polymeren (x) betrug 1,14. Weiterhin betrugen die relativen Anteile der verschiedenen strukturellen Einheiten [i]:[ii] = 80:20 (molares Verhältnis).5 g of the polymer thus obtained, 10 g of tetrahydrofuran and 3 g of sodium hydroxide were poured into a 100 ml flask, and 3 g of 2-methyl-2-adamantylbromoacetate was gradually added in the form of drops. After stirring for one hour, the solution was precipitated in 100 g of pure water to give a solid polymer. The resulting polymer was dissolved in methanol and purified using an ion exchange resin. The resulting solution was then dropped into pure water, and the resulting precipitate was collected by filtration and dried in vacuo to obtain 4 g of a white powder of the desired silsesquioxane resin (polymer (x)). The structural formula of this resin is shown in [Formula 30]. The polydispersity of the polymer (x) was 1.14. Further, the relative proportions of the various structural units [i]: [ii] = 80:20 (molar ratio).

[Formel 29]

Figure DE112004003061B4_0024
[Formula 29]
Figure DE112004003061B4_0024

[Formel 30]

Figure DE112004003061B4_0025
[Formula 30]
Figure DE112004003061B4_0025

Beispiel 1example 1

4 g des im Herstellungsbeispiel 1 erhaltenen Polymeren (x) wurden in 75,9 g Ethyllactat aufgelöst und 0,12 g Triphenylsulfoniumnonaflat und 0,008 g Tri-n-pentylamin wurden dann hinzugefügt, wodurch eine Positivresist-Zusammensetzung gebildet wurde.4 g of the polymer (x) obtained in Production Example 1 was dissolved in 75.9 g of ethyl lactate, and 0.12 g of triphenylsulfonium nonaflate and 0.008 g of tri-n-pentylamine were then added to form a positive resist composition.

Als nächstes wurde ein unterer Resist-Film gebildet, wobei eine Lösung als Material für den unteren Resist verwendet wurde, die durch Auflösung eines Novolak-Harzes, das durch eine Kondensation von m-Kresol, p-Kresol und Formalin in der Gegenwart eines Oxalsäure-Katalysators hergestellt wurde, in einem organischen Lösungsmittel erzeugt wurde. Diese Lösung wurde unter Verwendung einer rotierenden Scheibe („spinner”) auf die Oberfläche eines Silizium-Substrats aufgebracht und wurde dann einem Backen bei 250°C für 90 Sekunden unterzogen, wodurch eine untere Resist-Schicht mit einer Filmdicke von 300 nm hergestellt wurde.Next, a lower resist film was formed using a solution as a lower resist material obtained by dissolving a novolak resin obtained by a condensation of m-cresol, p-cresol and formalin in the presence of an oxalic acid. Catalyst was produced in an organic solvent. This solution was made using a rotating disk ("Spinner") was applied to the surface of a silicon substrate and was then subjected to baking at 250 ° C for 90 seconds, whereby a lower resist layer having a film thickness of 300 nm was prepared.

Die oben erhaltene Positivresist-Zusammensetzung wurde dann unter Verwendung einer rotierenden Scheibe auf die Oberfläche der unteren Resist-Schicht aufgetragen, und wurde dann vorgebacken und getrocknet bei 90°C für 90 Sekunden, wodurch eine obere Resist-Schicht mit einer Filmdicke von 100 nm erhalten wurde und die Bildung eines Resist-Laminats vervollständigt wurde.The positive resist composition obtained above was then coated on the surface of the lower resist layer using a rotating disk, and was then prebaked and dried at 90 ° C for 90 seconds, thereby obtaining an upper resist layer having a film thickness of 100 nm and the formation of a resist laminate was completed.

Anschließend wurde diese obere Resist-Schicht selektiv mit einem ArF-Excimer-Laser (193 nm) durch ein binäres Maskenmuster hindurch bestrahlt, wobei ein ArF-Bestrahlungsgerät NSR-S302 (hergestellt von Nikon Corporation (NA (numerische Apertur) = 0,60, σ = 0,75) verwendet wurde.Subsequently, this upper resist layer was selectively irradiated with an ArF excimer laser (193 nm) through a binary mask pattern, using an ArF irradiation apparatus NSR-S302 (manufactured by Nikon Corporation (NA (numerical aperture) = 0.60). σ = 0.75) was used.

Eine PEB-Behandlung wurde dann bei 90°C für 90 Sekunden durchgeführt und die Resistschicht wurde dann für 60 Sekunden bei 23°C in einer 2,38 Gew.%-igen wässrigen Lösung von Tetramethylammoniumhydroxid entwickelt, wodurch ein 120 nm Linie-und-Raum-(L&S)-Muster (I) mit einer vorteilhaften Rechtwinkligkeit erhalten wurde.A PEB treatment was then carried out at 90 ° C for 90 seconds and the resist layer was then developed for 60 seconds at 23 ° C in a 2.38 wt% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide to give a 120 nm line-and-tube. Space (L & S) pattern (I) with a favorable squareness was obtained.

Dieses L&S-Muster (I) wurde dann einer trockenen Ätzung mit Sauerstoff-Plasma unter Verwendung eines Hochvakuum-RIE-Gerätes (hergestellt von Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) unterzogen, wodurch in der unteren Resist-Schicht ein L&S-Muster (II) gebildet wurde.This L & S pattern (I) was then subjected to dry etching with oxygen plasma using a high vacuum RIE apparatus (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.), thereby forming an L & S pattern in the lower resist layer (US Pat. II) was formed.

Das resultierende L&S-Muster (II) hatte Abmessungen von 120 nm und zeigte eine ausgezeichnete Rechtwinkligkeit.The resulting L & S pattern (II) had dimensions of 120 nm and showed excellent squareness.

Als ein Entgasungstest („degas test”) wurde die obige Positivresist-Zusammensetzung auf einen Silizium-Wafer mit einer Filmdicke von 2,0 μm aufgebracht, wodurch ein Resist-Film gebildet wurde. Anschließend wurde dieser Resist-Film einer Bestrahlung mit 1000 Schuss (”1000 shot irradiation”) bei 1000 mJ/cm2 unterzogen, wobei Licht mit einer Wellenlänge von 193 nm und ein Bestrahlungsgerät, das mit einer Gas-Sammel-Röhre ausgestattet war, verwendet wurde. Jegliches erzeugte Gas wurde mittels eines Stickstoffstroms zu der Sammel-Röhre transportiert. Die Analyse des gesammelten Gases unter Verwendung von GC-MS ergab keinen Nachweis von organischen Gasen auf der Basis von Silizium. Weiterhin wurden organische, nicht auf Silizium basierende Gase, die entweder während der Abspaltung der durch Säure abspaltbaren, die Auflösung verhindernden Gruppen oder aus dem Resist-Lösungsmittel gebildet wurden, in einer Menge von ungefähr 150 ng bestimmt.As a degas test, the above positive resist composition was applied to a silicon wafer having a film thickness of 2.0 μm, thereby forming a resist film. Subsequently, this resist film was subjected to 1,000-shot irradiation at 1000 mJ / cm 2 using 193 nm wavelength light and an irradiation apparatus equipped with a gas collecting tube has been. Any gas generated was transported to the collection tube by means of a stream of nitrogen. Analysis of the collected gas using GC-MS revealed no detection of organic gases based on silicon. Further, organic, non-silicon based gases formed either during the cleavage of the acid-cleavable, dissolution-inhibiting groups or from the resist solvent were determined in an amount of about 150 ng.

Weiterhin wurde die Lichtdurchlässigkeit des im Herstellungsbeispiel 1 erhaltenen Polymeren (x) auf die unten beschriebene Weise gemessen. Das Polymer (x) wurde in einem organischen Lösungsmittel aufgelöst und dann in ausreichender Menge auf die Oberfläche eines Magnesiumfluorid-Wafer aufgetragen, um eine Filmdicke von 0,1 μm im trockenen Zustand zu erzeugen. Dieser aufgebrachte Film wurde getrocknet, um einen Harzfilm zu bilden, und die Transparenz (Absorptionskoeffizient) gegenüber Licht mit einer Wellenlänge von 193 nm und Licht mit einer Wellenlänge von 157 nm wurde unter Verwendung eines Vakuum-Ultraviolett-Spektrophotometers (hergestellt von Jasco Corporation) gemessen.Further, the light transmittance of the polymer (x) obtained in Production Example 1 was measured in the manner described below. The polymer (x) was dissolved in an organic solvent and then coated on the surface of a magnesium fluoride wafer in an amount sufficient to produce a film thickness of 0.1 μm in a dry state. This coated film was dried to form a resin film, and the transparency (absorption coefficient) to light having a wavelength of 193 nm and light having a wavelength of 157 nm was measured by using a vacuum ultraviolet spectrophotometer (manufactured by Jasco Corporation) ,

Die Ergebnisse zeigten einen Wert von 3,003 abs/μm für 157 nm-Licht und einen Wert von 0,0879 abs/μm für 193 nm-Licht.The results showed a value of 3.003 abs / μm for 157 nm light and a value of 0.0879 abs / μm for 193 nm light.

Herstellungsbeispiel 2Production Example 2

Mit der Ausnahme des Ersatzes von 2-Methyl-2-adamantylbromoacetat im Herstellungsbeispiel 1 durch 2-Ethyl-2-adamantylbromacetat wurde die gleiche Methode wie im Herstellungsbeispiel 1 verwendet, um ein Polymer (x1) herzustellen, in dem die 2-Methyl-2-adamantyl-Gruppe von Polymer (x) aus dem Herstellungsbeispiel 1 durch eine 2-Ethyl-2-adamantyl-Gruppe ersetzt worden ist.With the exception of the replacement of 2-methyl-2-adamantyl bromoacetate in Preparation 1 with 2-ethyl-2-adamantyl bromoacetate, the same method was used as in Preparation Example 1 to prepare a polymer (x1) in which the 2-methyl-2 -adamantyl group of polymer (x) from Preparation Example 1 has been replaced by a 2-ethyl-2-adamantyl group.

Beispiel 2Example 2

Mit der Ausnahme des Ersatzes von Polymer (x), das im Herstellungsbeispiel 1 erhalten wurde, durch das im Herstellungsbeispiel 2 erhaltene Polymer (x1) wurde eine Positivresist-Zusammensetzung auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 hergestellt. Ein Resist-Laminat wurde dann auf die gleiche Weise wie das Beispiel 1 gebildet. Als ein Resist-Muster auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 gebildet wurde, wurde ein 120 nm Linie-und-Raum (”line and space”) (L&S)-Muster (I) mit vorteilhafter Rechtwinkligkeit erhalten und die gleiche Methode wurde dann verwendet, um in der unteren Resist-Schicht ein 120 nm Linie-und-Raum („line and space”) (L&S)-Muster (II) zu bilden.With the exception of replacing polymer (x) obtained in Production Example 1 with the polymer (x1) obtained in Preparation Example 2, a positive resist composition was prepared in the same manner as in Example 1. A resist laminate was then formed in the same manner as Example 1. When a resist pattern was formed in the same manner as in Example 1, a 120 nm line-and-space (L & S) pattern (I) with favorable squareness was obtained and the same method was then used to form a 120 nm line-and-space in the lower resist layer (" line and space ") (L & S) pattern (II).

Herstellungsbeispiel 3Production Example 3

Mit der Ausnahme des Ersatzes von 20,0 g Hexafluorisopropanolnorbornen durch 12 g Perfluorisopentanolnorbornen wurde die gleiche Methode wie im Herstellungsbeispiel 1 verwendet, um ein weißes, transparentes Polymer (x2) mit der in [Formel 31] gezeigten Strukturformel herzustellen.With the exception of replacing 20.0 g of hexafluoroisopropanol norbornene with 12 g of perfluoroisopentanol norbornene, the same method was used as in Preparation Example 1 to prepare a white, transparent polymer (x2) having the structural formula shown in [Formula 31].

[Formel 31]

Figure DE112004003061B4_0026
[Formula 31]
Figure DE112004003061B4_0026

Beispiel 3Example 3

Mit der Ausnahme des Ersatzes von Polymer (x), das im Herstellungsbeispiel 1 erhalten wurde, durch das im Herstellungsbeispiel 3 erhaltene Polymer (x2) wurde eine Positivresist-Zusammensetzung auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 hergestellt. Ein Resist-Laminat wurde dann auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 gebildet. Als ein Resist-Muster auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 gebildet wurde, wurde ein 120 nm Linie-und-Raum (”line and space” (L&S))-Muster (I) mit vorteilhafter Rechtwinkligkeit erhalten und die gleiche Methode wurde dann verwendet, um in der unteren Resist-Schicht ein 120 nm Linie-und-Raum („line and space (L&S))-Muster (II) zu bilden.With the exception of replacing polymer (x) obtained in Production Example 1 with the polymer (x2) obtained in Production Example 3, a positive resist composition was prepared in the same manner as in Example 1. A resist laminate was then formed in the same manner as in Example 1. When a resist pattern was formed in the same manner as in Example 1, a 120 nm line and space (L & S) pattern (I) with favorable perpendicularity was obtained and the same method then became is used to form a 120 nm line-and-space (L & S) pattern (II) in the lower resist layer.

Vergleichsbeispiel 1Comparative Example 1

Mit der Ausnahme des Ersatzes von Polymer (x) aus dem Beispiel 1 mit einem Polymer mit der in [Formel 32] gezeigten Strukturformel (das Polymer aus dem Herstellungsbeispiel 3, in dem die durch Säure abspaltbare, die Auflösung verhindernde Gruppe von einer 2-Methyl-2-adamantyl-Gruppe hin zu einer 1-Ethoxyethyl-Gruppe geändert wurde), wurde ein Resist-Muster auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 gebildet.Except for the replacement of polymer (x) of Example 1 with a polymer having the structural formula shown in [Formula 32] (the polymer of Preparation Example 3 in which the acid-cleavable, dissolution-inhibiting group of a 2-methyl 2-adamantyl group was changed to a 1-ethoxyethyl group), a resist pattern was formed in the same manner as in Example 1.

Im Ergebnis konnte die obere Resist-Schicht nur bis zu 140 nm hinunter aufgelöst werden. Wenn außerdem Entgasungstest (”degas test”)-Messungen auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt wurden, wurden organische, nicht auf Silizium basierende Gase, die entweder während der Abspaltung der durch Säure abspaltbaren, die Auflösung verhindernden Gruppen oder aus dem Resist-Lösungsmittel erzeugt wurden, in einer Menge von ungefähr 600 mg nachgewiesen. As a result, the upper resist layer could only be resolved down to 140 nm. In addition, when degas test measurements were made in the same manner as in Example 1, organic, non-silicon based gases were generated either during the cleavage of the acid-cleavable, dissolution-inhibiting groups or from the resist. Solvents were detected in an amount of about 600 mg.

[Formel 32]

Figure DE112004003061B4_0027
[Formula 32]
Figure DE112004003061B4_0027

Vergleichsbeispiel 2Comparative Example 2

Mit der Ausnahme, dass die Positivresist-Zusammensetzung von Beispiel 1 durch eine Resist-Zusammensetzung ersetzt wurde, die aus einer Lösung von Poly-[p-hydroxybenzylsilsesquioxan-co-p-methoxybenzylsilsesquioxan-co-p(1-naphthochinon-2-diazid-4-sulfonyloxy)-benzylsilsesquioxan] in Propylenglykolmonomethylether erhalten wurde, wie sie in Beispiel 4 der Japanischen ungeprüften Patentanmeldung, Erste Veröffentlichung Nr. Hei 06-202338 (oder EP 0599762 ) offenbart ist, wurde ein Resist-Muster auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 gebildet.With the exception that the positive resist composition of Example 1 was replaced by a resist composition consisting of a solution of poly [p-hydroxybenzylsilsesquioxane-co-p-methoxybenzylsilsesquioxane-co-p (1-naphthoquinone-2-diazide] 4-sulfonyloxy) -benzylsilsesquioxane] in propylene glycol monomethyl ether, as described in Example 4 of the Japanese Unexamined Patent Application, First Publication No. Hei 06-202338 (or EP 0599762 ), a resist pattern was formed in the same manner as in Example 1.

Im Ergebnis hatte das in der oberen Resist-Schicht gebildete L&S-Muster (I) eine runde Gestalt mit einer schlechten Rechtwinkligkeit und die begrenzende Auflösung betrug 180 nm.As a result, the L & S pattern (I) formed in the upper resist layer had a round shape with a poor squareness and the limiting resolution was 180 nm.

Außerdem waren die Abmessungen des L&S-Musters (I) und des in der unteren Resist-Schicht gebildeten L&S-Musters (II) unterschiedlich. Das Muster konnte nicht auf den unteren Resist übertragen werden.In addition, the dimensions of the L & S pattern (I) and the L & S pattern (II) formed in the lower resist layer were different. The pattern could not be transferred to the lower resist.

Beispiel 4Example 4

Eine Komponente (A), eine Komponente (B), eine Komponente eines organischen Lösungsmittels und eine unten beschriebene Quencher-Komponente wurden zusammen gemischt und aufgelöst, wobei eine Positivresist-Zusammensetzung erhalten wurde.A component (A), a component (B), an organic solvent component and a quencher component described below were mixed together and dissolved to obtain a positive resist composition.

Als die Komponente (A) wurde ein gemischtes Harz, das 85 Gewichtsteile des im Herstellungsbeispiel 1 erhaltenen Polymeren (x) und 15 Gewichtsteile eines Methacrylat-Acrylat-Copolymeren, welches die in der [Formel 33] gezeigten drei strukturellen Einheiten enthält, verwendet. Die Anteile p, q und r von jeder der strukturellen Einheiten im Copolymer betrugen p = 50 mol%, q = 30 mol% und r = 20 mol%, und das gewichtsmittlere Molekulargewicht betrug 10.000.As the component (A), a mixed resin containing 85 parts by weight of the polymer (x) obtained in Production Example 1 and 15 parts by weight of a methacrylate-acrylate copolymer containing the three structural units shown in [Formula 33] was used. The proportions p, q and r of each of the structural units in the copolymer were p = 50 mol%, q = 30 mol% and r = 20 mol%, and the weight-average molecular weight was 10,000.

[Formel 33]

Figure DE112004003061B4_0028
[Formula 33]
Figure DE112004003061B4_0028

Als Komponente (B) wurden 3 Gewichtsteile Triphenylsulfoniumnonafluorbutansulfonat verwendet.As component (B), 3 parts by weight of triphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonate were used.

Als organische Lösungsmittel-Komponente wurden 1900 Gewichtsteile eines gemischten Lösungsmittels aus Propylenglykolmonomethyletheracetat und Ethyllactat (Gewichtsverhältnis 6:4) verwendet.As the organic solvent component, 1900 parts by weight of a mixed solvent of propylene glycol monomethyl ether acetate and ethyl lactate (weight ratio 6: 4) was used.

Als Quencher-Komponente wurden 0,25 Gewichtsteile Triethanolamin verwendet.The quencher component used was 0.25 parts by weight triethanolamine.

Als nächstes wurde unter Verwendung der auf diese Weise erhaltenen Positivresist-Zusammensetzung und unter Verwendung der gleichen Methode wie in Beispiel 1, mit den Ausnahmen, dass die Temperatur beim Vorbacken auf 100°C geändert wurde, und die Filmdicke der oberen Resist-Schicht auf 150 nm geändert wurde, auf der Oberfläche einer unteren Resist-Schicht, die auf die gleiche Weise gebildet worden war wie Beispiel 1, eine obere Resist-Schicht gebildet, wodurch ein Resist-Laminat erhalten wurde. Next, using the thus obtained positive resist composition and using the same method as in Example 1 except that the prebake temperature was changed to 100 ° C and the film thickness of the upper resist layer was set to 150 nm, on the surface of a lower resist layer formed in the same manner as Example 1, an upper resist layer was formed, whereby a resist laminate was obtained.

Die Bildung des Resist-Musters wurde dann auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit den Ausnahmen, dass die Maske von einer binären Maske hin zu einer Halbton-Maske („half tone mask”) geändert wurde und die Temperatur für das Backen nach der Bestrahlung bei 90°C belassen wurde, aber ein zusätzliches Nachbacken des entwickelten Resist-Musters für 60 Sekunden bei 100°C hinzugefügt wurde.The formation of the resist pattern was then performed in the same manner as in Example 1 except that the mask was changed from a binary mask to a half-tone mask and the temperature for baking after irradiation at 90 ° C, but additional postbake of the developed resist pattern was added for 60 seconds at 100 ° C.

Das resultierende Resistmuster mit einem 1:1 Linie-und-Raum-Muster (”line and space pattern”) von 120 nm wurde unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops (scanning electron microscope (SEM)) inspiziert, wobei sich ein Muster mit einer vorteilhaften Rechtwinkligkeit ergab. Weiterhin betrug die Empfindlichkeit (Eth) 28,61 mJ/cm2. Außerdem betrug die Bandbreite für die Bestrahlung, in der das 120 nm-Linienmuster mit einer Variation von ±10% erhalten werden konnte, sehr vorteilhafte 10,05%. Die Tiefenschärfe, mit der ein 120 nm Linie-und-Raum-Muster bei einem Verhältnis von 1 1 erhalten wurde, betrug zufrieden stellende 0,6 μm. Außerdem betrug die begrenzende Auflösung 110 nm.The resulting resist pattern with a 1: 1 line and space pattern of 120 nm was inspected using a scanning electron microscope (SEM) to give a pattern having a favorable squareness , Furthermore, the sensitivity (Eth) was 28.61 mJ / cm 2 . In addition, the bandwidth for the irradiation in which the 120 nm line pattern could be obtained with a ± 10% variation was a very advantageous 10.05%. The depth of field with which a 120 nm line-and-space pattern was obtained at a ratio of 1 1 was satisfactory 0.6 μm. In addition, the limiting resolution was 110 nm.

Beispiel 5 (Immersionslithographie)Example 5 (immersion lithography)

Mit der Ausnahme der Änderung der Menge an Triethanolamin zu 0,38 Gewichtsteilen wurde eine Positivresist-Zusammensetzung auf die gleiche Weise wie in Beispiel 4 hergestellt.With the exception of changing the amount of triethanolamine to 0.38 part by weight, a positive resist composition was prepared in the same manner as in Example 4.

Als nächstes wurde unter Verwendung der auf diese Weise erhaltenen Positivresist-Zusammensetzung und unter Verwendung der gleichen Methode wie in Beispiel 1, mit den Ausnahmen, dass die Temperatur des Vorbackens auf 110°C geändert wurde und die Filmdicke der oberen Resist-Schicht auf 150 nm geändert wurde, auf der Oberfläche der unteren Resist-Schicht, welche auf die gleiche Weise gebildet worden war wie in Beispiel 1, eine obere Resist-Schicht gebildet, wodurch ein Resist-Laminat gebildet wurde.Next, using the thus obtained positive resist composition and using the same method as in Example 1 except that the temperature of the prebake was changed to 110 ° C and the film thickness of the upper resist layer was set to 150 nm On the surface of the lower resist layer formed in the same manner as in Example 1, an upper resist layer was formed, whereby a resist laminate was formed.

Das Resist-Laminat wurde dann selektiv mit einem ArF-Excimer-Laser (193 nm) durch ein Phasenverschiebungsmaskenmuster (”phase shift mask pattern”) hindurch bestrahlt, wobei ein Bestrahlungsgerät NSR-S302B (hergestellt von Nikon Corporation (NA (numerische Apertur) = 0.60, 2/3 ringförmige Belichtung) benutzt wurde. Dann wurde eine Immersionslithographie-Behandlung durch Rotation des Silizium-Wafers einschließlich der bestrahlten Resist-Schicht durchgeführt, während reines Wasser kontinuierlich bei 23°C für einen Zeitraum von 5 Minuten auf die Oberfläche getropft wurde.The resist laminate was then selectively irradiated with an ArF excimer laser (193 nm) through a phase shift mask pattern, using an irradiation apparatus NSR-S302B (manufactured by Nikon Corporation (NA (Numerical Aperture) = Then, immersion lithography treatment was performed by rotating the silicon wafer including the irradiated resist layer while dropping pure water continuously onto the surface at 23 ° C for a period of 5 minutes ,

Eine PEB-Behandlung wurde dann bei 90°C für 90 Sekunden durchgeführt und die Resist-Schicht wurde dann während 60 Sekunden in einer Alkali-Entwickler-Lösung bei 23°C entwickelt. Als Alkali-Entwickler-Lösung wurde eine 2,38 Gew.%-ige wässrige Lösung von Tetramethylammoniumhydroxid verwendet.A PEB treatment was then carried out at 90 ° C for 90 seconds, and the resist layer was then developed for 60 seconds in an alkaline developer solution at 23 ° C. As the alkali developer solution, a 2.38 wt.% Aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide was used.

Das resultierende Resistmuster mit einem 1:1 Linie-und-Raum-Muster (”line and space pattern”) von 130 nm wurde unter Benutzung eines Rasterelektronenmikroskops (scanning electron microscope (SEM)) inspiziert und die Empfindlichkeit an diesem Punkt (Eth) wurde ebenfalls bestimmt.The resulting resist pattern with a 1: 1 line and space pattern of 130 nm was inspected using a scanning electron microscope (SEM) and the sensitivity at that point (Eth) became also determined.

Bei der Positiv-Resist-Zusammensetzung dieses Beispiels betrug Eth 17,0 mJ/cm2. Dieser Wert ist X2. Das Resist-Muster zeigte eine vorteilhafte Form ohne oberflächliche Rauheit.In the positive resist composition of this example, Eth was 17.0 mJ / cm 2 . This value is X2. The resist pattern showed an advantageous shape without superficial roughness.

Andererseits betrug der resultierende Eth-Wert 18,0 mJ/cm2, wenn die Positivresist-Zusammensetzung dieses Beispiels zur Bildung eines Resist-Musters unter Verwendung einer herkömmlichen Bestrahlung in Luft (normale Bestrahlung) verwendet wurde, ohne dass die oben beschriebene Immersionslithographie-Behandlung durchgeführt wurde. Dieser Wert ist X1.On the other hand, the resulting Eth value was 18.0 mJ / cm 2 when the positive resist composition of this example was used to form a resist pattern using conventional irradiation in air (normal irradiation) without the immersion lithography treatment described above was carried out. This value is X1.

Die Bestimmung des absoluten Wertes aus der Formel [(X2/X1) – 1]·100 ergab einen Wert von 5,56. Wenn das Verhältnis der Empfindlichkeit der Immersionslithographie-Behandlung relativ zur Empfindlichkeit bei der normalen Belichtung bestimmt wurde, betrug das Ergebnis (17,0/18,0) oder 0,94. Außerdem hatte das Resist-Muster eine vorteilhafte Form ohne sichtbare Rauhigkeit der Oberfläche.The determination of the absolute value from the formula [(X2 / X1) -1] x 100 gave a value of 5.56. When the ratio of the sensitivity of the immersion lithography treatment relative to the sensitivity in the normal exposure was determined, the result was (17.0 / 18.0) or 0.94. In addition, the resist pattern had a favorable shape with no visible roughness of the surface.

Herstellungsbeispiel 4 Production Example 4

20,0 g Hexafluorisopropanolnorbornen, 0,02 g einer 20 Gew.%-igen Lösung von Chlorplatinsäure in Isopropanol und 30 g Tetrahydrofuran wurden in einen 200 ml-Kolben gegossen, und die Mischung wurde unter Rühren auf 70°C erhitzt. 9,2 g Tetrachlorsilan wurden dann tropfenweise während eines Zeitraumes von 15 Minuten zu der Lösung gegeben. Nach weiterem Rühren für 5 Stunden wurde die Mischung destilliert, wobei sie 15 g Hexafluorisopropanolnorbornyltrichlorsilan (ein Si-enthaltendes Monomer, das durch die [Formel 29] dargestellt wird) ergab.20.0 g of hexafluoroisopropanolnorbornene, 0.02 g of a 20% by weight solution of chloroplatinic acid in isopropanol and 30 g of tetrahydrofuran were poured into a 200 ml flask and the mixture was heated to 70 ° C. with stirring. 9.2 g of tetrachlorosilane was then added dropwise to the solution over a period of 15 minutes. After further stirring for 5 hours, the mixture was distilled to give 15 g of hexafluoroisopropanol norbornyltrichlorosilane (an Si-containing monomer represented by [Formula 29]).

Als nächstes wurden 10 g des auf diese Weise erhaltenen Si-enthaltenden Monomeren, 1,36 g Methyltrimethoxysilan (ein Si-enthaltendes Monomer, dass durch die unten gezeigte chemische Formel [34] dargestellt wird), 10 g Toluol, 10 g Methylisobutylketon, 1,0 g Kaliumhydroxid und 5 g Wasser in einen 200 ml-Kolben gegossen und für eine Stunde gerührt. Anschließend wurde die Lösung mit Methylisobutylketon verdünnt und mit 0.1 N-Salzsäure gewaschen, bis der pH-Wert auf nicht mehr als 8 fiel. Die auf diese Weise erhaltene Lösung wurde dann filtriert und für 12 Stunden bei 200°C gerührt, wodurch ein Polymer mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht von 7.700 erhalten wurde. Nach dem Abkühlen wurden 30 g Tetrahydrofuran hinzugefügt und die resultierende Lösung wurde für eine Stunde gerührt. Diese Lösung wurde dann in reines Wasser getropft und der erhaltene Niederschlag wurde durch Filtration gesammelt und im Vakuum getrocknet, wobei 8 g eines weißen Pulvers eines Silsesquioxan-Polymeren erhalten wurden.Next, 10 g of the thus-obtained Si-containing monomer, 1.36 g of methyltrimethoxysilane (an Si-containing monomer represented by the chemical formula [34] shown below), 10 g of toluene, 10 g of methyl isobutyl ketone, 1 , 0 g of potassium hydroxide and 5 g of water poured into a 200 ml flask and stirred for one hour. The solution was then diluted with methyl isobutyl ketone and washed with 0.1 N hydrochloric acid until the pH dropped to not more than 8. The solution thus obtained was then filtered and stirred for 12 hours at 200 ° C, whereby a polymer having a weight-average molecular weight of 7,700 was obtained. After cooling, 30 g of tetrahydrofuran was added and the resulting solution was stirred for one hour. This solution was then dropped into pure water, and the resulting precipitate was collected by filtration and dried in vacuo to obtain 8 g of a white powder of a silsesquioxane polymer.

[Formel 34]

Figure DE112004003061B4_0029
[Formula 34]
Figure DE112004003061B4_0029

5 g des auf diese Weise erhaltenen Polymeren, 10 g Tetrahydrofuran und 3 g Natriumhydroxid wurden in einen 100 ml-Kolben gegossen und 3 g 2-Methyl-2-adamantylbromacetat wurden allmählich tropfenweise hinzu gegeben. Nach Rühren für eine Stunde wurde die Lösung in 100 g reinem Wasser ausgefällt, wobei ein festes Polymer erhalten wurde. Das erhaltene Polymer wurde in Methanol aufgelöst und unter Verwendung eines Ionenaustausch-Harzes gereinigt. Die resultierende Lösung wurde dann in reines Wasser getropft und der resultierende Niederschlag durch Filtration gesammelt und im Vakuum getrocknet, wobei 4 g eines weißen Pulvers des gewünschten Silsesquioxan-Harzes (Polymer (x3)) erhalten wurden. Die Strukturformel dieses Harzes ist in [Formel 35] gezeigt. Die Polydispersität von Polymer (x3) betrug 1,93. Außerdem betrugen die relativen Anteile der unterschiedlichen strukturellen Einheiten [i]:[ii]:[iii] = 60:10:30 (molares Verhältnis).5 g of the polymer thus obtained, 10 g of tetrahydrofuran and 3 g of sodium hydroxide were poured into a 100 ml flask, and 3 g of 2-methyl-2-adamantylbromoacetate was gradually added dropwise thereto. After stirring for one hour, the solution was precipitated in 100 g of pure water to give a solid polymer. The resulting polymer was dissolved in methanol and purified using an ion exchange resin. The resulting solution was then dropped into pure water, and the resulting precipitate was collected by filtration and dried in vacuo to obtain 4 g of a white powder of the desired silsesquioxane resin (polymer (x3)). The structural formula of this resin is shown in [Formula 35]. The polydispersity of polymer (x3) was 1.93. In addition, the relative proportions of the different structural units [i]: [ii]: [iii] = 60:10:30 (molar ratio).

[Formel 35]

Figure DE112004003061B4_0030
[Formula 35]
Figure DE112004003061B4_0030

Beispiel 6Example 6

Eine Komponente (A), eine Komponente (B), eine organisches Lösungsmittel-Komponente, eine Amin-Komponente, die als Quencher fungierte, und eine organische Carbonsäure-Komponente, die ebenfalls als ein Quencher fungierte, wurden zusammen gemischt und aufgelöst, wobei eine Positivresist-Zusammensetzung erhalten wurde.A component (A), a component (B), an organic solvent component, an amine component that acted as a quencher, and an organic carboxylic acid component, which also acted as a quencher, were mixed together and dissolved, with a Positive resist composition was obtained.

Als die Komponente (A) wurde ein gemischtes Harz, das 85 Gewichtsteile von Polymer (x3), das im Herstellungsbeispiel 4 erhalten wurde, und 15 Gewichtsteile eines Methacrylat-Acrylat-Copolymerem, das die in der [Formel 36] gezeigten drei funktionellen Einheiten enthielt, verwendet. Die Anteile s, t und u an jeder dieser strukturellen Einheiten im Copolymer betrugen s = 40 mol%, t = 40 mol% und u = 20 mol%, und das gewichtsmittlere Molekulargewicht betrug 10.000.As the component (A), a mixed resin containing 85 parts by weight of polymer (x3) obtained in Production Example 4 and 15 parts by weight of a methacrylate-acrylate copolymer containing the three functional units shown in [Formula 36] , used. The proportions s, t and u of each of these structural units in the copolymer were s = 40 mol%, t = 40 mol% and u = 20 mol%, and the weight-average molecular weight was 10,000.

[Formel 36]

Figure DE112004003061B4_0031
[Formula 36]
Figure DE112004003061B4_0031

Als Komponente (B) wurden 2,4 Gewichtsteile Triphenylsulfoniumnonafluorbutansulfonat verwendet.As component (B), 2.4 parts by weight of triphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonate were used.

Als organische Lösungsmittel-Komponente wurden 1900 Gewichtsteile eines gemischten Lösungsmittels aus Ethyllactat und γ-Butyrolacton (Gewichtsverhältnis 8:2) verwendet.As the organic solvent component, 1900 parts by weight of a mixed solvent of ethyl lactate and γ-butyrolactone (weight ratio 8: 2) were used.

Als Amin-Komponente, die als Quencher fungierte, wurden 0,27 Gewichtsteile Triethanolamin verwendet.As the amine component which acted as quenchers, 0.27 parts by weight of triethanolamine was used.

Als organische Carbonsäure-Komponente, die als Quencher fungierte, wurden 0,26 Gewichtsteile Salicylsäure verwendet. As the organic carboxylic acid component which acted as a quencher, 0.26 parts by weight of salicylic acid was used.

Anschließend wurde eine organische Zusammensetzung AR-19 (hergestellt von Shipley Co., Ltd.) für einen reflektionsmindernden Film unter Verwendung einer rotierenden Scheibe auf die Oberfläche eines Silizium-Wafers aufgebracht. Es wurde dann gebacken und getrocknet bei 215°C für 60 Sekunden auf einer heißen Platte („hotplate”), wodurch ein reflektionsmindernder Film mit einer Filmdicke von 82 nm gebildet wurde. Die oben beschriebene Positivresist-Zusammensetzung wurde dann unter Verwendung einer rotierenden Scheibe auf die Oberfläche dieses reflektionsmindernden Filmes aufgebracht und wurde vorgebacken und getrocknet auf einer heißen Platte bei 95°C für 60 Sekunden, wodurch auf der Oberfläche des reflektionsmindernden Filmes eine Resist-Schicht mit einer Filmdicke von 150 nm gebildet wurde.Subsequently, an organic composition AR-19 (manufactured by Shipley Co., Ltd.) for a reflection-reducing film was applied to the surface of a silicon wafer using a rotating disk. It was then baked and dried at 215 ° C for 60 seconds on a hotplate, forming a reflection-reducing film having a film thickness of 82 nm. The positive resist composition described above was then applied to the surface of this anti-reflection film using a rotating disk and was pre-baked and dried on a hot plate at 95 ° C for 60 seconds, thereby forming a resist layer on the surface of the anti-reflection film Film thickness of 150 nm was formed.

Als nächstes wurde diese Schicht selektiv durch eine Phasenverschiebungsmaske hindurch mit einem ArF-Excimer-Laser (193 nm) beleuchtet, wobei ein Belichtungsgerät NSR-S302B (hergestellt von Nikon Corporation (NA (numerische Apertur) = 0.60, 2/3 ringförmige Bestrahlung) benutzt wurde. Eine PEB-Behandlung wurde dann bei 90°C für 60 Sekunden durchgeführt und die Resist-Schicht wurde dann für 60 Sekunden in einer Alkali-Entwickler-Lösung bei 23°C behandelt. Als Alkali-Entwickler-Lösung wurde eine 2,38 Gew.-%-ige wässrige Lösung von Tetramethylammoniumhydroxid verwendet.Next, this layer was selectively illuminated through a phase shift mask with an ArF excimer laser (193 nm) using an exposure apparatus NSR-S302B (manufactured by Nikon Corporation (NA (numerical aperture) = 0.60, 2/3 annular irradiation) A PEB treatment was then carried out at 90 ° C for 60 seconds, and the resist layer was then treated for 60 seconds in an alkali developer solution at 23 ° C. As the alkali developer solution, a 2.38 Wt .-% - used aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide.

Das resultierende Resist-Muster mit einem 1:1 Linie-und-Raum-Muster (”line and space pattern”) von 130 nm wurde unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops (scanning electron microscope (SEM)) untersucht, wobei ein Muster mit einer vorteilhaften Rechtwinkligkeit gefunden wurde. Außerdem betrug die Empfindlichkeit (Eth) 24,0 mJ/cm2. Außerdem betrug die Bandbreite für die Bestrahlung, über welche das 130 nm-Linienmuster mit einer Variation innerhalb von ±10% erhalten werden konnte, sehr vorteilhafte 13,31%. Die Schärfentiefe, mit der ein 130 nm Linie-und-Raum-Muster mit einem Verhältnis von 1:1 erhalten werden konnte, betrug zufrieden stellende 0,6 μm. Außerdem betrug die begrenzende Auflösung 110 nm.The resulting resist pattern with a 1: 1 line and space pattern of 130 nm was examined by using a scanning electron microscope (SEM), a pattern having an advantageous perpendicularity was found. In addition, the sensitivity (Eth) was 24.0 mJ / cm 2 . In addition, the irradiation bandwidth over which the 130 nm line pattern could be obtained with ± 10% variation was a very advantageous 13.31%. The depth of field with which a 130 nm line-and-space pattern with a ratio of 1: 1 could be obtained was satisfactory 0.6 μm. In addition, the limiting resolution was 110 nm.

Beispiel 7 (Immersionslithographie)Example 7 (immersion lithography)

Unter Verwendung der in Beispiel 6 hergestellten Positivresist-Zusammensetzung wurde eine Immersionslithographie-Behandlung durchgeführt.Using the positive resist composition prepared in Example 6, immersion lithography treatment was performed.

Zuerst wurde eine organische Zusammensetzung für die Bildung eines reflektionsmindernden Filmes mit der Bezeichnung AR-19 (hergestellt von Shipley Co., Ltd.) unter Verwendung einer rotierenden Scheibe auf die Oberfläche eines Silizium-Wafers aufgebracht, und wurde dann gebacken und getrocknet bei 215°C für 60 Sekunden auf einer heißen Platte („hotplate”), wodurch eine reflektionsmindernde Filmschicht mit einer Filmdicke von 82 nm gebildet wurde. Die Positivresist-Zusammensetzung wurde dann unter Verwendung einer rotierenden Scheibe auf die Oberfläche dieses reflektionsmindernden Filmes aufgebracht und wurde dann vorgebacken und getrocknet auf einer heißen Platte (”hotplate”) bei 95°C für 60 Sekunden, wodurch auf der Oberfläche des reflektionsmindernden Filmes eine Resist-Schicht mit einer Filmdicke von 150 nm gebildet wurde.First, an organic composition for forming a reflection-reducing film named AR-19 (manufactured by Shipley Co., Ltd.) was applied to the surface of a silicon wafer using a rotating disk and then baked and dried at 215 ° C for 60 seconds on a hotplate, forming a reflection-reducing film layer having a film thickness of 82 nm. The positive resist composition was then applied to the surface of this antireflective film using a rotating disk and then prebaked and dried on a hotplate at 95 ° C for 60 seconds to form a resist on the surface of the antireflective film Layer was formed with a film thickness of 150 nm.

Als nächstes wurde diese Schicht durch eine Halbton-Phasenverschiebungsmaske hindurch mit einem ArF-Excimer-Laser (193 nm) belichtet, wobei ein Belichtungsgerät NSR-S302B (hergestellt von Nikon Corporation (NA (numerische Apertur) = 0.60, 2/3 ringförmige Beleuchtung) verwendet wurde. Dann wurde durch Rotation des Silizium-Wafers einschließlich der belichteten Resistschicht eine simulierte Immersionslithographie-Behandlung bei 2000 Umdrehungen pro Minute für 5 Sekunden durchgeführt und dann bei 500 Umdrehungen pro Minute für 115 Sekunden, während reines Wasser während eines Zeitraums von 2 Minuten bei 23°C auf die Oberfläche getropft wurde.Next, this layer was exposed through a halftone phase shift mask with an ArF excimer laser (193 nm) using an exposure apparatus NSR-S302B (manufactured by Nikon Corporation (NA (numerical aperture) = 0.60, 2/3 annular illumination). Then, by rotating the silicon wafer including the exposed resist layer, simulated immersion lithography treatment was performed at 2000 rpm for 5 seconds and then at 500 rpm for 115 seconds, while pure water was added during a period of 2 minutes 23 ° C was dropped on the surface.

Eine PEB-Behandlung wurde dann bei 90°C für 60 Sekunden durchgeführt und die Resist-Schicht wurde dann für 60 Sekunden in einer Alkali-Entwickler-Lösung bei 23°C entwickelt. Als Alkali-Entwickler-Lösung wurde eine 2,38 Gew.%-ige wässrige Lösung von Tetramethylammoniumhydroxid verwendet.A PEB treatment was then carried out at 90 ° C for 60 seconds, and the resist layer was then developed for 60 seconds in an alkaline developer solution at 23 ° C. As the alkali developer solution, a 2.38 wt.% Aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide was used.

Das resultierende Resist-Muster mit einem 1:1 Linie-und-Raum-Muster (”line and space pattern”) von 130 nm wurde unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops (scanning electron microscope (SEM)) durchgeführt und die Empfindlichkeit an dieser Stelle (Eop) wurde ebenfalls bestimmt.The resulting resist pattern with a 1: 1 line and space pattern of 130 nm was measured using a scanning electron microscope (SEM) and the sensitivity at that location (Eop ) was also determined.

Für die Positivresist-Zusammensetzung dieses Beispiels betrug der Eop-Wert 25,0 mJ/cm2. Dieser Wert ist X2.For the positive resist composition of this example, the Eop was 25.0 mJ / cm 2 . This value is X2.

Weiterhin war das Resist-Muster von einer vorteilhaften Form ohne erkennbare Rauheit der Oberfläche oder Quellung. Furthermore, the resist pattern was of an advantageous shape with no apparent roughness of the surface or swelling.

Auf der anderen Seite betrug der Wert von Eop 24,0 mJ/cm2, wenn die Positivresist-Zusammensetzung dieses Beispiels zur Bildung eines Resist-Musters unter Verwendung eines Lithographie-Verfahren mit normaler Belichtung hergestellt wurde, in dem die vorgenannte simulierte Immersionslithographie-Behandlung nicht durchgeführt wurde, wenn – mit anderen Worten – die Bildung des Resist-Musters unter Verwendung der gleichen Methode wie oben beschrieben durchgeführt wurde, aber mit der Ausnahme, dass die simulierte Immersionslithographie-Behandlung nicht durchgeführt wurde. Dieser Wert ist X1.On the other hand, the value of Eop was 24.0 mJ / cm 2 when the positive resist composition of this example was formed to form a resist pattern using a normal exposure lithography method in which the aforementioned simulated immersion lithography treatment was not performed when, in other words, the formation of the resist pattern was carried out using the same method as described above, except that the simulated immersion lithography treatment was not performed. This value is X1.

Die Bestimmung des absoluten Wertes anhand der Formel [(X2/X1) – 1]·100 ergab einen Wert von 4,16. Wenn das Verhältnis der Empfindlichkeit der simulierten Immersionslithographie-Behandlung relativ zur Empfindlichkeit der normalen Belichtung bestimmt wurde, betrug das Ergebnis (25,0/24,0) oder 1,04. Außerdem hatte das Musterprofil eine vorteilhafte Form ohne sichtbare Rauheit der Oberfläche oder Schwellungen. Weiterhin betrug die Bandbreite für die Belichtung, über welche das 130 nm Linienmuster mit einer Variation innerhalb von ±10% erhalten werden konnte, sehr vorteilhafte 12,97%. Die begrenzende Auflösung betrug 110 nm.The determination of the absolute value based on the formula [(X2 / X1) -1] x 100 gave a value of 4.16. When the ratio of the sensitivity of the simulated immersion lithography treatment relative to the sensitivity of the normal exposure was determined, the result was (25.0 / 24.0) or 1.04. In addition, the pattern profile had an advantageous shape with no visible surface roughness or swelling. Furthermore, the exposure bandwidth over which the 130 nm line pattern could be obtained with ± 10% variation was a very advantageous 12.97%. The limiting resolution was 110 nm.

Beispiel 8 (Immersions-Lithographie)Example 8 (immersion lithography)

Eine Komponente (A), eine Komponente (B), eine organische Lösungsmittel-Komponente, eine Amin-Komponente, die als Quencher fungierte, und eine organische Carbonsäure-Komponente, die ebenfalls als Quencher fungierte, wurden miteinander gemischt und aufgelöst, wobei eine Positivresist-Zusammensetzung erhalten wurde.A component (A), a component (B), an organic solvent component, an amine component acting as a quencher, and an organic carboxylic acid component also functioning as a quencher were mixed and dissolved together to give a positive resist Composition was obtained.

Als die Komponente (A) wurde ein gemischtes Harz, das 85 Gewichtsteile des in Herstellungsbeispiel 4 erhaltenen Polymeren (x3) und 15 Gewichtsteile eines Methacrylat-Acrylat-Copolymeren, das die drei in der [Formel 37] gezeigten strukturellen Einheiten enthielt, verwendet. Die Anteile v, w und x von jeder dieser strukturellen Einheit im Copolymer betrugen v = 40 mol%, w = 40 mol% und x = 20 mol% und das gewichtsmittlere Molekulargewicht betrug 10.000.As the component (A), a mixed resin containing 85 parts by weight of the polymer (x3) obtained in Preparation Example 4 and 15 parts by weight of a methacrylate-acrylate copolymer containing the three structural units shown in [Formula 37] was used. The proportions v, w and x of each of these structural units in the copolymer were v = 40 mol%, w = 40 mol% and x = 20 mol%, and the weight-average molecular weight was 10,000.

[Formel 37]

Figure DE112004003061B4_0032
[Formula 37]
Figure DE112004003061B4_0032

Als Komponente (B) wurden 2,4 Gewichtsteile Triphenylsulfoniumnonafluorbutansulfonat benutzt.As component (B), 2.4 parts by weight of triphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonate were used.

Als organische Lösungsmittel-Komponente wurden 1150 Gewichtsteile eines gemischten Lösungsmittels aus Ethyllactat und γ-Butyrolacton (Gewichtsverhältnis 8:2) verwendet.As the organic solvent component, 1150 parts by weight of a mixed solvent of ethyl lactate and γ-butyrolactone (weight ratio 8: 2) were used.

Als Amin-Komponente, die als ein Quencher fungierte, wurden 0,27 Gewichtsteile Triethanolamin benutzt.As the amine component which acted as a quencher, 0.27 parts by weight of triethanolamine was used.

Als organische Carbonsäure-Komponente, die als Quencher fungierte, wurden 0,26 Gewichtsteile Salicylsäure verwendet. As the organic carboxylic acid component which acted as a quencher, 0.26 parts by weight of salicylic acid was used.

Anschließend wurde unter Verwendung einer rotierenden Scheibe (”spinner”) eine organische Zusammensetzung AR-19 (hergestellt von Shipley Co., Ltd.) für einen reflektionsmindernden Film auf die Oberfläche des Silizium-Wafers aufgetragen und wurde dann gebacken und getrocknet bei 215°C für 60 Sekunden auf einer heißen Platte („hotplate”), wodurch ein reflektionsmindernder Film mit einer Filmdicke von 82 nm gebildet wurde. Die oben beschriebene Positivresist-Zusammensetzung wurde dann unter Verwendung einer rotierenden Scheibe auf die Oberfläche dieses reflektionsmindernden Filmes aufgebracht und wurde vorgebacken und getrocknet auf einer heißen Platte („hotplate”) bei 95°C für 90 Sekunden, wodurch eine Resist-Schicht mit einer Filmdicke von 150 nm auf der Oberfläche des reflektionsmindernden Films erhalten wurde.Subsequently, using a spinner, an organic composition AR-19 (manufactured by Shipley Co., Ltd.) for a reflection-reducing film was coated on the surface of the silicon wafer and was then baked and dried at 215 ° C on a hot plate for 60 seconds, thereby forming a reflection-reducing film having a film thickness of 82 nm. The positive resist composition described above was then applied to the surface of this antireflection film using a rotating disk and was pre-baked and dried on a hotplate at 95 ° C for 90 seconds, thereby forming a resist film having a film thickness of 150 nm was obtained on the surface of the reflection-reducing film.

Als nächstes wurde ein gemischtes Harz, das Demnum S-10 (hergestellt von Daikin Industries, Ltd.) und Cytop (hergestellt von Asahi Glass Co., Ltd.) enthielt (Gewichtsverhältnis in der Mischung = 1:5) in Perfluortributylamin aufgelöst, um ein Material für einen Schutzfilm auf Basis von Fluor mit einer Harz-Konzentration von 2,5 Gewichts-% zu bilden. Dieses Material wurde unter Verwendung einer rotierenden Scheibe auf die Oberfläche des obigen Resist-Films aufgebracht und wurde dann bei 90°C für 60 Sekunden erhitzt, wodurch ein Schutzfilm mit einer Filmdicke von 37 nm erhalten wurde.Next, a mixed resin containing Demnum S-10 (manufactured by Daikin Industries, Ltd.) and Cytop (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) (weight ratio in the mixture = 1: 5) was dissolved in perfluorotributylamine To form a material for a protective film based on fluorine with a resin concentration of 2.5% by weight. This material was applied on the surface of the above resist film using a rotating disk, and was then heated at 90 ° C for 60 seconds, thereby obtaining a protective film having a film thickness of 37 nm.

Dann wurde als ein Bewertungstest 2 Immersionslithographie unter Verwendung eines von der Nikon Corporation hergestellten Testgerätes durchgeführt, indem ein Test unter Verwendung eines Prismas, von Wasser und der Interferenz von zwei Strahlen mit 193 nm durchgeführt wurde (ein Doppelstrahlen-Interferenztest). Die gleiche Methode ist im vorgenannten Nicht-Patentdokument 2 offenbart und diese Methode ist weithin als eine einfache Methode zum Erhalt eine L&S-Musters im Labormaßstab bekannt.Then, as an evaluation test, 2 immersion lithography was carried out using a test equipment manufactured by Nikon Corporation, by conducting a test using a prism, water and the interference of two rays at 193 nm (a double-beam interference test). The same method is disclosed in the aforementioned Non-Patent Document 2, and this method is widely known as a simple method for obtaining a laboratory-scale L & S pattern.

Bei der Immersionslithographie von diesem Beispiel 8 wurde eine Schicht aus Wasser-Lösungsmittel zwischen der oberen Oberfläche des Schutzfilms und der unteren Oberfläche des Prismas als das Immersions-Lösungsmittel gebildet.In the immersion lithography of this Example 8, a layer of water solvent was formed between the upper surface of the protective film and the lower surface of the prism as the immersion solvent.

Die Belichtungsdosis wurde ausgewählt, um die stabile Bildung eines L&S-Musters zu ermöglichen. Als nächstes wurde eine PEB-Behandlung bei 90°C für 90 Sekunden durchgeführt und der Schutzfilm wurde dann unter Verwendung von Perfluor(2-butyltetrahydrofuran) entfernt. Anschließend wurde die Entwicklung auf die gleiche Weise durchgeführt wie in Beispiel 1, wobei ein 65 nm Linie-und-Raum-Muster („line and space pattern”) (1:1) erhalten wurde. Die Gestalt des Musters zeigte einen hohen Grad an Rechtwinkligkeit.The exposure dose was selected to allow stable formation of an L & S pattern. Next, a PEB treatment was performed at 90 ° C for 90 seconds, and the protective film was then removed using perfluoro (2-butyltetrahydrofuran). Subsequently, development was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain a 65 nm line-and-space pattern (1: 1). The shape of the pattern showed a high degree of squareness.

Aus den Ergebnissen der Beispiele 1 bis 3 und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 folgt, dass bei der oben beschriebenen Zwei-Schichten-Resist-Methode bei Verwendung einer Positivresist-Zusammensetzung, die ein Silsesquioxan-Harz der vorliegenden Erfindung enthält, das Entgasungsphänomen (”degas phenomenon”) unterdrückt werden kann und ein Resist-Muster mit Abmessungen von ungefähr 100 nm mit einem hohen Aspektverhältnis und einer vorteilhaften Gestalt gebildet werden kann, selbst wenn ein hochenergetisches Licht von nicht mehr als 200 nm oder ein Elektronenstrahl als die Belichtungsquelle benutzt wird. Außerdem weist die Positivresist-Zusammensetzung einen hohen Grad an Transparenz bezüglich hochenergetischem Licht von nicht mehr als 200 nm und Elektronenstrahlen auf und liefert eine ausgezeichnete Auflösung.From the results of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, it follows that in the two-layer resist method described above, when using a positive resist composition containing a silsesquioxane resin of the present invention, the degassing phenomenon ("degas phenomenon ") and a resist pattern having dimensions of about 100 nm can be formed with a high aspect ratio and an advantageous shape even when a high-energy light of not more than 200 nm or an electron beam is used as the exposure source. In addition, the positive resist composition has a high degree of transparency with respect to high-energy light of not more than 200 nm and electron beams, and provides excellent resolution.

Außerdem ist aus den Ergebnissen des Beispiels 4 ersichtlich, dass durch Verwendung eine Positivresist-Zusammensetzung, die ein gemischtes Harz eines Silsesquioxan-Harzes der vorliegenden Erfindung und ein (Meth)Acrylatester-Harz enthält, ein Resist-Muster mit Abmessungen von ungefähr 100 nm gebildet werden kann, das ein hohes Aspektverhältnis und eine vorteilhafte Form zeigt und auch einen ausgezeichneten Spielraum und Tiefenschärfe aufweist.In addition, it can be seen from the results of Example 4 that by using a positive resist composition containing a mixed resin of a silsesquioxane resin of the present invention and a (meth) acrylate ester resin, a resist pattern having dimensions of about 100 nm was formed can be, which shows a high aspect ratio and a favorable shape and also has an excellent margin and depth of field.

Außerdem ist aus den Ergebnissen von Beispiel 6 ersichtlich, dass selbst bei Verwendung einer Positivresist-Zusammensetzung, die ein gemischtes Harz aus einem Silsesquioxan-Harz der vorliegenden Erfindung und einem (Meth)acrylatester-Harz enthält, als einer einzigen Schicht ein Resist-Muster mit Abmessungen von ungefähr 100 nm noch mit einer vorteilhaften Form und einer ausgezeichneten Bandbreite für die Belichtung und Tiefenschärfe erhalten werden kann.In addition, it can be seen from the results of Example 6 that even when using a positive resist composition containing a mixed resin of a silsesquioxane resin of the present invention and a (meth) acrylate ester resin, as a single layer, a resist pattern Dimensions of about 100 nm can still be obtained with a favorable shape and an excellent bandwidth for the exposure and depth of field.

Zusätzlich ergibt sich aus den Immersionslithographie-Ergebnissen der Beispiele 5, 7 und 8, dass eine erfindungsgemäß eingesetzte Positivresist-Zusammensetzung auch ideal für Immersions-Verfahren ist, die ein Wasser-Lösungsmittel benutzen. Mit anderen Worten kann ein vorteilhaftes Resist-Muster ohne oberflächliche Rauhigkeit erzeugt werden und das Empfindlichkeitsverhältnis gibt an, dass die Empfindlichkeit im Wesentlichen die gleiche ist wie die bei normaler Belichtung, was bedeutet, dass die Resist-Zusammensetzung widerstandsfähig gegenüber beliebigen verschlechternden Effekten des Immersions-Lösungsmittels ist. Wenn ein Resist durch das Wasser-Lösungsmittel beeinträchtigt ist, dann erscheint innerhalb des Resist-Musters eine oberflächliche Rauheit und die Empfindlichkeit variiert um 10% oder mehr.In addition, it is apparent from the immersion lithography results of Examples 5, 7 and 8 that a positive resist composition used in the present invention is also ideal for immersion methods using a water solvent. In other words, an advantageous resist pattern can be generated without superficial roughness, and the sensitivity ratio indicates that the sensitivity is substantially the same as that at normal exposure, which means that the resist composition is resistant to any deteriorating effects of immersion. Solvent is. When a resist is deteriorated by the water solvent, superficial roughness appears within the resist pattern and the sensitivity varies by 10% or more.

Effekte der ErfindungEffects of the invention

Wie oben beschrieben, kann mit einem Silsesquioxan-Harz, einer erfindungsgemäß zu verwendenden Positivresist-Zusammensetzung, welche das Silsesquioxan-Harz enthält, einem Resist-Laminat, das die Positivresist-Zusammensetzung benutzt, und einer Methode zur Bildung eines Resist-Musters unter Verwendung des Resist-Laminats das Entgasungsphänomen unterdrückt werden und ein Resist-Muster mit hohen Niveaus der Transparenz und der Auflösung kann gebildet werden. Außerdem kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine Verwendung einer Positivresist-Zusammensetzung durch eine Methode zur Bildung eines Resist-Musters erhalten werden, die ideal für Immersionslithographie-Verfahren ist.As described above, with a silsesquioxane resin, a positive resist composition to be used in the present invention containing the silsesquioxane resin, a resist laminate using the positive resist composition, and a method of forming a resist pattern by using the Resist laminate, the degassing phenomenon can be suppressed and a resist pattern with high levels of transparency and resolution can be formed. In addition, according to the present invention, a use of a positive resist composition can be obtained by a method of forming a resist pattern which is ideal for immersion lithography processes.

Industrielle AnwendbarkeitIndustrial applicability

Die vorliegende Erfindung kann zur Bildung von Resist-Mustern benutzt werden und ist industriell äußerst nützlich.The present invention can be used to form resist patterns and is extremely useful industrially.

Claims (3)

Die Verwendung einer Positivresist-Zusammensetzung zur Bildung eines Resist-Musters durch eine Methode, welche einen Immersionslithographie-Schritt umfasst, worin, wenn mit X1 die Empfindlichkeit bezeichnet wird, wenn ein 1:1 Linie-und-Raum-Resist-Muster von 130 nm in einem normalen Belichtungslithographie-Verfahren unter Verwendung einer Lichtquelle mit einer Wellenlänge von 193 nm gebildet wird, und X2 die Empfindlichkeit bezeichnet, wenn ein identisches 1:1 Linie-und-Raum-Resist-Muster von 130 nm durch ein simuliertes Immersionslithographie-Verfahren erhalten wurde, bei dem ein Schritt des in Kontakt Bringens eines Lösungsmittels für die besagte Immersionslithographie zwischen den Schritt der selektiven Bestrahlung und einen Schritt des Backens nach der Bestrahlung eines normalen Belichtungslithographie-Verfahrens unter Verwendung einer Lichtquelle mit einer Wellenlänge von 193 nm geschaltet ist, die besagte Positivresist-Zusammensetzung eine Positivresist-Zusammensetzung ist, die als Harz-Komponente ein Silsesquioxan-Harz umfasst, für das ein absoluter Wert von [(X2/X1) – 1] × 100 nicht mehr als 8,0 beträgt.The use of a positive resist composition for forming a resist pattern by a method comprising an immersion lithography step, wherein when X1 denotes sensitivity, when a 1: 1 line-and-space resist pattern of 130 nm is formed in a normal exposure lithography method using a light source having a wavelength of 193 nm, and X2 denotes the sensitivity when obtaining an identical 1: 1 line-and-space resist pattern of 130 nm by a simulated immersion lithography method in which a step of bringing a solvent for said immersion lithography into contact between the step of selective irradiation and a step of baking after irradiation of a normal exposure lithography method using a light source having a wavelength of 193 nm is as stated Positive resist composition is a positive resist composition, i ie, as the resin component, a silsesquioxane resin for which an absolute value of [(X 2 / X 1) - 1] × 100 is not more than 8.0. Die Verwendung nach Anspruch 1, worin während des besagten Immersionslithographie-Schrittes ein Bereich zwischen einer Resist-Schicht, die aus der besagten Positivresist-Zusammensetzung besteht, und einer Linse an der untersten Stelle eines Bestrahlungsgerätes mit einem Lösungsmittel gefüllt ist, das einen größeren Brechungsindex als der Brechungsindex von Luft hat.The use according to claim 1, wherein during said immersion lithography step, an area between a resist layer composed of said positive resist composition and a lens at the lowermost position of an irradiation apparatus is filled with a solvent having a refractive index larger than the refractive index of air has. Die Verwendung nach Anspruch 1, worin das besagte Silsesquioxan-Harz ein Silsesquioxan-Harz ist, das strukturelle Einheiten umfasst, die durch die unten gezeigten allgemeinen Formeln [1] und [2] dargestellt werden:
Figure DE112004003061B4_0033
worin R1 und R2 jeweils unabhängig voneinander eine geradkettige, verzweigte oder cyclische gesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe darstellen, R3 eine durch Säure abspaltbare, die Auflösung verhindernde Gruppe darstellt, die aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus den durch die unten gezeigten Formeln [9] bis [13] dargestellten Verbindungen besteht:
Figure DE112004003061B4_0034
R4 ein Wasserstoffatom oder eine geradkettige, verzweigte oder cyclische Alkylgruppe darstellt, jede X-Gruppe unabhängig voneinander eine Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen darstellt, in der mindestens ein Wasserstoffatom durch ein Fluoratom ersetzt worden ist, und m eine ganze Zahl von 1 bis 3 darstellt.
The use according to claim 1, wherein said silsesquioxane resin is a silsesquioxane resin comprising structural units represented by general formulas [1] and [2] shown below:
Figure DE112004003061B4_0033
wherein R 1 and R 2 each independently represent a straight, branched or cyclic saturated aliphatic hydrocarbon group, R 3 represents an acid dissociable, dissolution inhibiting group selected from the group consisting of the formulas [9 ] to [13] shown:
Figure DE112004003061B4_0034
R 4 represents a hydrogen atom or a straight, branched or cyclic alkyl group, each X group independently represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms in which at least one hydrogen atom has been replaced by a fluorine atom, and m is an integer of 1 to 3 represents.
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